Đánh giá khả năng chịu hạn của tập đoàn giống lúa nhập nội trong điều kiện nhân tạo vụ đông – xuân 2015 2016

Đối mặt với tình hình đó, nước ta đang tập trung đội ngũ nghiên cứu và tìm ra những giống lúa có khả năng chịu hạn tốt, thích nghi được với điều kiện môitrường trong thời gian sắp tới cũ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ

Khoa Nông học

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TÊN ĐỀ TÀI:

Đánh giá khả năng chịu hạn của tập đoàn giống lúa nhập nội trong điều kiện nhân tạo vụ Đông – Xuân 2015 - 2016

Sinh viên thực hiện: Lê Thị Mai Lớp: Nông học 46

Thời gian thực hiện: Từ 02/2016 đến 05/2016 Địa điểm: Khoa Nông Học, trường Đại Học Nông Lâm Huế Giáo viên hướng dẫn: Th.S Trần Minh Quang

Bộ môn: Di truyền - Giống cây trồng

HUẾ, 05/2016

Lời Cảm Ơn

Sau một quá trình học tập và rèn luyện tại trờng Đại học Nông Lâm Huế, tôi đã hoàn thành nhiệm vụ học tập của mình và tiếp thu đợc một lợng kiến thức nhất định Để có đợc kết quả đó, ngoài sự nổ lực của bản thân, tôi đã nhận đợc sự cổ vũ, động viên của gia đình, sự hớng dẫn, giảng dạy tận tình của quý thầy cô giáo trong nhà trờng và sự giúp đỡ của bạn bè Nhất là trong kỳ thực tập và làm khóa luận cuối khóa này, sự

động viên, hớng dẫn đó đối với tôi là vô cùng quý báu.

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình, tôi trân trọng cảm ơn thầy giáo Trần Minh Quang, ngời đã trực tiếp hớng dẫn, tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành khóa luận này một cách tốt nhất.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo tại khoa Nông Học đã luôn tạo điều kiện để tôi có thể học hỏi, nắm bắt đợc nhiều thông tin, kiến thức thực tế phục vụ cho bài viết của mình đợc hoàn thiện hơn Tuy nhiên, do kiến thức và thời gian thực tập còn hạn chế nên nội dung

đề tài không thể tránh khỏi những khiếm khuyết Kính mong nhận đợc sự giúp đỡ, góp ý và chỉ dẫn thêm của quý thầy, cô giáo và bạn bè để đề tài đ-

ợc hoàn thiện hơn.

Huế, thỏng 05 năm 2016

Sinh viờn

Lờ Thị Mai

MỤC LỤC

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Yêu cầu của đề tài 2

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

1.4.3 Phạm vi, địa điểm và thời gian thực hiện 2

Phần 2 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 3

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài 3

2.1.1 Khái niệm về hạn và phân loại hạn 3

2.1.1.1 Khái niệm về hạn 3

2.1.1.2 Phân loại hạn 4

2.1.2 Tính chịu hạn của thực vật 5

2.1.2.1 Tác động của hạn lên thực vật 5

2.1.2.2.Cơ chế chịu hạn của thực vật và khả năng khắc phục: 5

2.1.3 Tính chịu hạn ở cây lúa 7

2.1.4 Yêu cầu về nước của cây lúa 8

2.1.4.1 Nhu cầu về nước của lúa cấy trong các thời kì sinh trưởng 8

2.1.4.2 Nhu cầu về nước đối với lúa gieo thẳng 10

2.2 Tình hình sản xuất lúa và nghiên cứu lúa trên thế giới 12

2.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 12

2.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa chịu hạn trên thế giới 14

2.3 Tình hình sản xuất lúa và nghiên cứu lúa ở Việt Nam 18

2.3.1 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 18

2.3.2 Những nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn ở Việt Nam 20

2.3.2.1 Gây đột biến và ứng dụng trong cải tạo giống cây trồng 21

2.3.2.2 Những nghiên cứu chọn tạo đột biến ở các giống lúa địa phương của Việt Nam 23

2.4 Tình hình sản xuất lúa và hạn hán ở Thừa Thiên Huế 24

2.4.1 Tình hình sản xuất lúa ở Thừa Thiên Huế 24

2.4.2 Khái quát tình hình hạn hán ở Thừa Thiên Huế 26

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.29 3.1 Vật liệu 29

3.2 Nội Dung Nghiên Cứu 31

3.3 Phương pháp nghiên cứu 31

3.3.1 Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn nảy mầm bằng KClO3 2% 31

3.3.2 Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn mạ bằng KClO3 1% 31

3.3.3 Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn mạ bằng nước tưới 31

3.3.4 Đánh gía khả năng chịu hạn giai đoạn đẻ nhánh 32

3.4 Chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp theo dõi 32

3.5 Sơ Đồ Thí Nghiệm 32

3.6 Quy trình kĩ thuật áp dụng 32

3.7 Phương pháp xử lý số liệu 33

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 34

4.1 Diễn biến thời tiết khí hậu trong vụ Đông - Xuân năm 2015 - 2016 ở Thừa Thiên Huế 34

4.2 Kết quả nghiên cứu 35

4.2.1 Đánh giá khả năng nảy mầm trong dung dịch KClO3 2% của tập đoàn giống lúa 35

4.2.2 Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn mạ bằng xử lý hóa chất KClO3 1% 42

4.2.3 Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn mạ bằng cách tưới nước 47

4.2.4 Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn đẻ nhánh 52

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

5.1 Kết luận 57

5.2 Kiến nghị 58

Phần 6 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Khả năng giữ ẩm của đất và độ ẩm gây héo cho cây 8

Bảng 2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo của các châu lục trên thế giới năm 2014 12

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất lúa của thế giới từ năm 2003 - 2014 13

Bảng 2.4 Tình hình sản xuất lúa của nước ta qua các năm 19

Bảng 2.5 Tình hình xuất khẩu gạo của Việt Nam qua các năm từ năm 2010 - 2016 .20

Bảng 2.6 Diện tích một số loại cây trồng chính tại Thừa Thiên Huế 25

Bảng 2.7 Tổng hợp diện tích bị hạn (ha) trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế 26

Bảng 2.8 Chỉ số khô hạn trung bình theo tháng và năm 27

Bảng 2.9 Chỉ số khô hạn trung bình mùa khô trong các thập niên từ 1971- 2010 ở Thừa Thiên Huế 27

Bảng 4.1 Diễn biến khí hậu thời tiết vụ Đông Xuân 2015 – 2016 tại Thừa Thiên Huế 34

Bảng 4.2: Tỷ lệ nảy mầm của các giống lúa tham gia thí nghiệm khi xử lý bằng dung dịch KClO3 2% 36

Bảng 4.3: Chiều dài rễ của các giống lúa tham gia thí nghiệm nghiệm khi xử lý bằng dung dịch KClO3 2% 38

Bảng 4.4: Chiều cao cây giai đoạn mầm của các giống lúa tham gia thí nghiệm nghiệm khi xử lý bằng dung dịch KClO3 2% 40

Bảng 4.5: Số cây sống của các giống giai đoạn mạ tham gia thí nghiệm xử lý hóa chấtKClO3 1% 42

Bảng 4.6: Chiều dài rễ của các giống giai đoạn mạ tham gia thí nghiệm xử lý hóa chấtKClO3 1% 44

Bảng 4.7: Chiều cao cây giai đoạn mạ của các giống lúa tham gia thí nghiệm xử lý hóa chấtKClO3 1% 46

Bảng 4.8: Tỷ lệ cây sống giai đoạn mạ của các giống lúa tham gia thí nghiệm gây hạn bằng nước tưới 48

Bảng 4.9: Chiều dài rễ giai đoạn mạ của các giống lúa tham gia thí nghiệm gây hạn bằng nước tưới 50

Bảng 4.10: Chiều cao cây giai đoạn mạ của các giống lúa tham gia thí nghiệm

gây hạn bằng nước tưới 51Bảng 4.11: Số nhánh trước và sau gây hạn của các giống lúa tham gia thí

nghiệmgây hạn giai đoạn đẻ nhánh 52Bảng 4.12: Chiều cao cây trước và sau gây hạn của các giống lúa tham gia

thí nghiệm 54Bảng 4.13: Mức độ thiệt hại của các giống khi gây hạn nhân tạo giai đoạn đẻ nhánh

55

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Lúa (OryzabSatival L) là một trong những cây lương thực quan trọng trênthế giới, là nguồn lương thực chính nuôi sống hơn 1/3 dân số thế giới (Khush,1997) Trong gạo chứa 80% tinh bột, 7,5% protein, 12% nước, còn lại là cácvitamin nhóm B, vitamin E,…Nó là loại lương thực chủ yếu trong bữa ăn củahàng tỷ người ở Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ Latinh, khu vực Trung Đông vàtrong tương lai nó vẫn sẽ là loại lương thực hàng đầu

“Biến đổi khí hậu” – cụm từ mà cả thế giới đang dậy sóng trong thế kỷ 21

và Việt Nam cũng không ngọai lệ, sự gia tăng nhiệt độ khí quyển làm cho khíhậu các vùng ở nước ta nóng lên Nông nghiệp Việt Nam là một trong 5 nước sẽchịu ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu (BĐKH) Theo tính toán củacác chuyên gia nghiên cứu BĐKH, đến năm 2100, nhiệt độ trung bình ở ViệtNam có thể tăng lên 300C, kết hợp với sự suy giảm lượng mưa làm cho nhiềukhu vực khô hạn cục bộ, sản lượng các sản phẩm từ nông nghiệp, đặc biệt là lúa

từ đó dẫn đến bất bình ổn trong vấn đề lương thực

Đối mặt với tình hình đó, nước ta đang tập trung đội ngũ nghiên cứu và tìm

ra những giống lúa có khả năng chịu hạn tốt, thích nghi được với điều kiện môitrường trong thời gian sắp tới cũng như trong tương lai; bởigiống chính là tiền

đề để cải thiện năng suất, chất lượng và tăng hiệu quả kinh tế cũng như góp phầnbảo vệ môi trường Nhiệm vụ của công tác chọn tạo giống cây trồng là trongthời gian ngắn nhất chọn ra 1 số giống lúa chịu hạn cho các vùng trồng lúa nướcthường xuyên bị khô hạn, thích nghi với điều kiện địa phương, năng suất cao,chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh và chịu hạn tốt nhằm thay thế những giống

cũ kém chất lượng, năng suất kém

Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đánh giá

khả năng chịu hạn của tập đoàn giống lúa nhập nội trong điều kiện nhân tạo

vụ Đông – Xuân 2015 - 2016”.

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn nảy mầm trong dung dịch KClO3 2%

- Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn mạ bằng dung dịch KClO3 1%

- Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn mạ bằng cách tưới nước

- Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn đẻ nhánh.

- Tìm ra một số giống có khả năng chịu hạn tốt trong phòng thí nghiệm đểtiếp tục nghiên cứu ngoài đồng ruộng

1.3 Yêu cầu của đề tài

- Đánh giá được sự khả năng chịu hạn giai đoạn mầm, mạ và đẻ nhánh của

các giống lúa nghiên cứu bằng phương pháp gây hạn nhân tạo

- Theo dõi đánh giá sự sinh trưởng và phát triển các giống lúa nghiên cứutrong điều kiện nhà lưới

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1.4.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả của đề tài là tài liệu cho những nghiên cứu lúa tiếp theo về việcchọn lọc các giống lúa chịu hạn

- Trên cơ sở đánh giá một số chỉ tiêu chống chịu hạn, xác định được hệ

số tương quan giữa một số tính trạng nông sinh học với khả năng chốngchịu hạn; đồng thời đề xuất được phương pháp và chỉ tiêu đánh giá giống lúachịu hạn

1.4.3 Phạm vi, địa điểm và thời gian thực hiện

- Phạm vi nghiên cứu: Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn nảy mầm, mạ

và lúa đẻ nhánh và sự sinh trưởng phát triển của 60 dòng/giống lúa nghiên cứu

- Địa điểm: khoa nông học, trường đại học Nông Lâm Huế

- Thời gian thực hiện: từ ngày 01 tháng 2 đến ngày 20 tháng 5 năm 2016

Phần 2 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Lúa gạo là nguồn lương thực quan trọng cho khoảng 3 tỷ người trên thếgiới Trong khi dân số tiếp tục tăng thì diện tích đất dùng cho sản xuất nôngnghiệp nói chung và trồng lúa nói riêng lại không tăng Không những vậy tìnhtrạng ấm lên của trái đất cũng đang đe dọa nghiêm trọng đến việc sản xuất lúagạo trên toàn cầu Theo nghiên cứu khoa học, nhiệt độ trái đất tăng lên 10C thìsản lượng trên ruộng lúa giảm đi 10%

“Tốt giống tốt má, tốt mạ tốt lúa” câu nói mà ông cha ta đã đúc rút đểkhẳng định vai trò quan trọng của giống cây trồng.Trong ngành trồng trọt, giốngcây trồng chính là yếu tố quan trọng trong việc nâng cao năng suất, hiệu quảkinh tế và giảm chi phí sản xuất, góp phần làm tăng sản lượng và chất lượng câytrồng Giống cây trồng nói chung và giống lúa nói riêng chưa bao giờ đáp ứng

đủ nhu cầu cho sản xuất , hầu hết các nước trên thế giới đều tập trung cho côngtác nghiên cứu giống các giống chịu hạn

2.1.1 Khái niệm về hạn và phân loại hạn

2.1.1.1 Khái niệm về hạn

Bất cứ một loại cây trồng nào cũng cần phải có nước để duy trì sự sống,mức độ cần nhiều hay ít nước tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và từng giaiđoạn sinh trưởng phát triển của chúng Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng

để chỉ sự thiếu nước của thực vật do môi trường gây nên trong suốt cả quá trìnhhoặc trong từng giai đoạn làm ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển Mức độtổn thương của cây trồng do khô hạn gây ra có nhiều mức khác nhau: chết, chậmphát triển hoặc phát triển tương đối bình thường Những cây trồng có khả năngduy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối ổn định trong điều kiện khô hạnđược gọi là cây chịu hạnvà khả năng của thực vật có thể giảm thiểu mức độ tổnthương do thiếu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn [13].

Tuy nhiên khó có thể xác định được thế nào là một trạng thái hạn đặc trưng

vì mức độ khô hạn do môi trường gây nên khác nhau theo từng mùa, từng năm,từng vùng địa lý và không thể dự đoán trước được Theo Hsiao thì: "Hạn là sựmất cân bằng nước của thực vật thể hiện trong sự liên quan hữu cơ giữa đất -thực vật - khí quyển” [23] Theo Nguyễn Đức Ngữ đã định nghĩa: “Hạn hán làhiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm

trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối,

hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất, gây ảnhhưởng xấu đến sinh trưởng và phát dục của cây trồng, làm mùa màng thất bát,môi trường suy thoái, gây ra đói nghèo và dịch bệnh” [12]

2.1.1.2 Phân loại hạn

Theo tài liệu dịch của Vũ Văn Liết thì những kiểu hạn chính được nhậnthấy ở đất thấp canh tác nhờ nước trời là [10]:

+ Hạn xảy ra thời gian đầu trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng

+ Hạn giữa vụ không liên tục xảy ra ở giai đoạn giữa đẻ nhánh đến kết hạt.+ Hạn muộn xảy ra trong thời kỳ trỗ đến chắc hạt

Theo một các chuyên gia của WMO (Tổ chức Khí tượng thế giới) phânchia thành 4 loại hạn là: hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thuỷ văn và hạnkinh tế xã hội [12]

Theo Nguyễn Văn Hiển thì có 3 loại hạn cần quan tâm trong sản xuất nôngnghiệp[8]:

- Hạn đất: đặc trưng là xảy ra từ từ, khi đó lượng muối và dinh dưỡng trong

rễ ở mức độ bị vô hiệu hóa, cây không có đủ nước để hút, mô cây bị khô đinhiều và sự sinh trưởng trở nên rất khó khăn Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩmthấu của đất tăng cao đến mức cây không cạnh tranh được nước của đất làm chocây không thể lấy nước vào tế bào qua rễ, chính vì vậy, hạn đất thường gây nênhiện tượng cây héo lâu dài Hạn đất có thể xẩy ra ở bất kỳ vùng đất nào vàthường xảy ra nhiều ở những vùng có điều kiện khí hậu, địa hình địa chất thổnhưỡng đặc thù như sa mạc ở châu Phi; đất trống đồi trọc của châu Á; mùa ítmưa và nhiệt độ thấp ở châu Âu

- Hạn không khí: xảy ra một cách đột ngột, độ ẩm tương đối của không khígiảm xuống 10 - 20% hoặc thấp hơn Hạn không khí ảnh hưởng trực tiếp lên các

bộ phận của cây trên mặt đất như hoa, lá, chồi non… Đối với thực vật nói chung

và cây lúa nói riêng thì hạn không khí thường gây ra hiện tượng héo tạm thời, vìkhi nhiệt độ cao, ẩm độ thấp làm cho tốc độ bốc thoát hơi nước quá mức bìnhthường, lúc đó rể hút nước không đủ để bù đắp lượng nước mất, cây lâm vàotrạng thái mất cân bằng về nước Nếu hạn kéo dài dể làm cho nguyên sinh chất

bị đông kết và cây nhanh chóng bị chết, còn gọi là “cảm nắng’’ Ở lúa, hạnkhông khí gây hại nhất ở giai đoạn lúa phơi màu và thậm chí gây nên mất mùanếu gặp phải đợt nhiệt độ cao và độ ẩm không khí thấp (mặc dù nước trong đất

không thiếu) làm cho hạt phấn không có khả năng nảy mầm, quá trình thụ tinhkhông xảy ra và hạt lép.

- Hạn tổng hợp: là hiện tượng khi có cả hạn đất và hạn không khí xảy racùng một lúc Hạn tổng hợp đặc biệt có hại vì lúc này hiện tượng thiếu nước đikèm với không khí nóng Trong trường hợp này cùng với sự mất nước do khôngkhí làm cho hàm lượng nước trong lá giảm nhanh dẩn đến nồng độ dịch bào tănglên, mặc dù sức hút nước từ rễ của cây cũng tăng lên nhưng lượng nước trongđất đã cạn kiệt không đủ cung cấp cho cây Hạn toàn diện thường dẫn đến hiệntượng héo vĩnh viển, cây không có khả năng phục hồi

Theo một số tác giả khác đã chia hạn thành 4 dạng chính bao gồm: hạnkhông khí, hạn đất, hạn kết hợp và hạn sinh lý Trong đó, hạn sinh lý là kiểu hạn

mà khi có đầy đủ nước mà cây vẩn không thể hút được có thể do: nhiệt độ quáthấp hoặc phần xung quanh rễ có quá nhiều chất gây độc cho rễ hoặc nồng độdinh dưỡng quanh rễ qua cao [8]

2.1.2 Tính chịu hạn của thực vật

2.1.2.1 Tác động của hạn lên thực vật

Nước là yếu tố giới hạn đối với cây trồng, là sản phẩm quan trọng khởiđầu, trung gian và cuối cùng của các quá trình chuyển hoá sinh hoá, là môitrường để các phản ứng trao đổi chất xảy ra.Nước có ý nghĩa sinh thái và sinh lýquyết định trong đời sống thực vật.Thiếu nước là một trong những nguyên nhânchính làm giảm năng suất cây trồng Do vậy tính chịu hạn của cây trồng và vấn

đề chống chịu hạn thường xuyên được quan tâm

Hạn là tác động của môi trường xung quanh đủ để gây mất nước ở thựcvật.Hiện tượng mất nước có thể là tác động sơ cấp, là kết quả của sự thiếu nướccủa môi trường, hoặc là tác động thứ cấp được gây nên bởi nhiệt độ thấp, sự đốtnóng hoặc tác động của muối

Chống lại khô hạn cây có thể giữ không để mất nước hoặc nhanhchóng bùlại sự thiếu nước thông qua những biến đổi về hình thái.Duy trì áp suất thẩmthấu nội bào có tác dụng bảo vệ hoặc duy trì sức sống của tế bào chất ngay cảkhi bị mất nước cực đoan.Đó là khả năng chịu hạn của thực vật

2.1.2.2.Cơ chế chịu hạn của thực vật và khả năng khắc phục:

Thực vật chống mất nước là dựa trên khả năng làm tăng áp lực nội tại,tăngtính đàn hồi của màng tế bào, giảm kích thước tế bào Những khả năng này cầnthiết cho việc duy trì sức trương của tế bào là yếu tố cơ bản để quá trình trao đổi

chất, quá trình sinh trưởng và phát triển diễn ra bình thường khi cân bằng nước ởthực vật bị thay đổi.

Có hai cơ chế chính liên quan đến khả năng chịu hạn của thực vậtđược thảoluận tới nhiều [6]:

- Vai trò của bộ rễ:

Bộ rễ có hình thái khỏe, dài, mập, có sức xuyên sâu giúp cho cây hútđượcnước ở những vùng sâu, vùng xa.Hình thái và chức năng của bộ rễthường liênquan nhiều đến khả năng chịu hạn của cây trồng cạn, trong đó có giống lúacạn.Khi gặp điều kiện hạn, axit abcisic (ABA) được tăng cường tổng hợp ở rễ,sau đó vận chuyển lên lá, đẩy nhanh tốc độ già hóa của lá, đóng khí khổng làmgiảm sự thoát hơi nước.Bên cạnh đó, ABA được tang cường trên lá làm mức độhéo tăng lên giúp cây tránh bớt được mức độ bức xạ mặt trời trên, giảm sử dụngnước và hiện tượng tăng nhiệt độ bề mặt lá

Khi gặp hạn rể mọc dài hơn, phân bố rộng và sâu hơn vào các lớp đấtgiúpcây lúa tận dụng nước dưới sâu Khi bắt đầu gặp điều kiện hạn ở giaiđoạn câycon, khối lượng rể và tỉ lệ rể/thân lá tăng lên; sinh nhiều rể đốt vì rể đốt có thểđâm xuyên lớn hơn vào các lớp đất, do đó tăng cường khả năng hấp thu nước.Một số nghiên cứu chỉ ra rằng: khi gặp hạn, tốc độ dài rễ lớn hơn tốc độ dài lá, ởcác giống lúa chịu hạn thì chiều dài rễ, số rễ/cây, trọng lượng khô của rễ/cây vàtốc độ hút nước của ở các giống chịu hạn cao hơn rất nhiều giống đối chứng khi

có nước trở lại Điều này có ý nghĩa khi cây lúa gặp điều kiện hạn Bên cạnh đó

ở lúa chiu hạn, tế bào rể có áp suất thẩm thấu cao, sức hút nước lớn… [6] Khảnăng điều chỉnh áp suất thẩm thấu:

Khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào thực vật, đặc biệt làtếbào rễ có mối liên quan trực tiếp đến khả năng cạnh tranh nước của tế bào rễ câyđối với đất Trong điều kiện hạn, áp suất thẩm thấu được điều chỉnh tăng lêngiúp cho tế bào rễ thu nhận được những phân tử nước có rất ít trong đất Bằng

cơ chế như vậy thực vật có thể vượt qua được tình trạng hạn cục bộ.Đối vớinhững giống lúa nước tính chịu hạn cục bộ có một ý nghĩa quan trọng chonhững vùng chưa chủ động được nước tưới [2]

Khi tế bào bị mất nước dần dần các chất hòa tan sẽ được tích lũy trongtếbào chất nhằm chống lại việc giảm tiềm năngg nước và tăng khả năng giữ nướccủa nguyên sinh chất Các chất hòa tan có liên quan bao gồm: Các loại đường,các axit hữu cơ, các loại axit amin, các loại rượu đa chức hay các ion (chủ yếu làion K+) Hầu hết các lọai chất tan hữu cơ có tác dụng điều chỉnh áp suất thẩmthấu được sinh ra ngay trong quá trình đồng hóa và quá trình trao đổi chất [1]

2.1.3 Tính chịu hạn ở cây lúa

Những thực vật tồn tại trên môi trường thiếu nước làm cho chúng bị mấtcân bằng về thẩm thấu, để chống lại những điều kiện khắc nghiệt đó đòi hỏi câytrồng phải có những cơ chế đặc biệt Tránh mất nước và chịu mất nước là hai cơchế tồn tại ở những cây chịu hạn.Cơ chế tránh mất nước phụ thuộc vào khả năngthích nghi đặc biệt của cấu trúc và hình thái của rễ và chồi Cơ chế chịu mấtnước liên quan đến những thay đổi tinh vi trong sinh hoá tế bào dẫn đến sự tíchluỹ các chất hoà tan, các protein và amino acid đặc biệt như proline, mannitol,fructan, glycine betaine, ion K+, các enzyme phân hủy gốc tự do Nhiều cácchất mới được tổng hợp để tạo sức kháng cho cơ thể cây trồng Hiện tượng này

có thể diễn ra rất nhanh khi gặp sự mất cân bằng thẩm thấu Vai trò và chứcnăng của các chất xuất hiện khi thực vật bị thiếu hụt nước có nhiệm vụ chính làđiều chỉnh và bảo vệ thẩm thấu, loại bỏ gốc tự do [19]

Phản ứng đầu tiên khi cây lúa gặp hạn là khí khổng đóng lại, ngăn chặn sựthoát hơi nước ra ngoài Quá trình đóng mở khí khổng là rất phức tạp liên quanđến hàng loạt các quá trình như quang hợp, hô hấp, trao đổi ion, hút dinhdưỡng Khi mất nước nhiều, khí khổng không còn khả năng đóng, nước ồ ạtthoát ra ngoài cuối cùng dẫn đến tình trạng héo và chết [19]

Trong điều kiện đủ nước khó có thể phân biệt được giống lúa chịu hạn

và không chịu hạn, nhưng khi khô hạn xẩy ra thì những kiểu gene liên quantính chịu hạn được biểu hiện rõ ràng: i) giống có khả năng chịu hạn là nhữnggiống có khả năng duy trì sức trương của tế bào và dễ dàng vượt qua thời kỳkhô hạn; ii) giống không có khả năng chịu hạn sẽ bị héo và khô ngay khi cókhó khăn về nước

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây lúa tiêu thụ một lượng nướcrất lớn Nhìn chung trong các loại cây trồng thì lúa nước là loại cây kém chịuhạn nhất Giai đoạn phân hoá đòng, ôm đòng, trỗ và phơi màu là những giaiđoạn mẫn cảm nhất của cây lúa với nước Nước thâm nhập vào cây ở trạng thái

tự do qua bộ rễ Khả năng cung cấp nước tuỳ thuộc vào từng loại đất.Nghiêncứu khả năng giữ nước và độ ẩm gây héo cho cây lúa cho thấy đất thịt nặng cókhả năng giữ nước tốt nhất và kém nhất là đất cát [24]

Bảng 2.1 Khả năng giữ ẩm của đất và độ ẩm gây héo cho cây

đồng ruộng (%)

Độ ẩm gây héo

(%)

Lượng nước cây sử dụng được (%)

28251615

2923134Tính chịu hạn của cây lúa phụ thuộc vào mộthoặc nhiều các cơ chế sau [24]:1) Cây sử dụng nước một cách hợp lý trong điều kiện thiếu nước thông quaviệc làm giảm diện tích lá và rút ngắn thời gian sinh trưởng

2) Khả năng đâm sâu của rễ để khai thác nguồn nước ở độ sâu đảm bảo chonhu cầu thoát hơi nước

3) Duy trì sức trương của tế bào thông qua khả năng điều chỉnh áp suấtthẩm thấu để bảo vệ các chồi non khỏi khô hạn trong điều kiện mất nướccực đoan

4) Kiểm soát mức độ thoát nước trên bề mặt của lá

Phản ứng chống lại sự thiếu hụt về nước ở thực vật là rất phức tạp,đượctham gia bởi hàng loạt các quá trình trao đổi chất khác nhau Khả năng giữ nướcphụ thuộc chủ yếu vào sự đóng mở của khí khổng ở lá, còn khả năng thu nhậnnước chủ yếu phụ thuộc vào chức năng của bộ rễ

2.1.4 Yêu cầu về nước của cây lúa [3]

2.1.4.1 Nhu cầu về nước của lúa cấy trong các thời kì sinh trưởng

Lúa yêu cầu nhiều nước hơn các loại cây trồng khác Theo Goutchin để tạo

ra một đơn vị thân lá, lúa cần 400 – 450 đơn vị nước, để tạo ra một đơn vị hạtlúa cần 300 – 350 đơn vị nước Để tạo ra một gam chất khô cây lúa cần 628 gamnước trong khi cây ngô chỉ cần 349 gam nước [22]

Thời kỳ nảy mầm: Hạt lúa khi đưa vào bảo quản có độ ẩm là 13%, sau khiđược ngâm ủ, hạt hút no nước (đạt 25 – 27% khối lượng khô của hạt) thì hạt bắtđầu nảy mầm Đối với những giống lúa cạn gieo trực tiếp khi chưa ngâm ủ thìhạt sẽ nảy mầm khi đất đủ ẩm hoặc khi trời có mưa

Thời kỳ mạ: Giai đoạn nảy mầm, rễ phát triển được là nhờ vào chất dinhdưỡng phân giải từ phôi nhũ, ở giai đoạn này cần giữ đủ ẩm, tránh để ruộngngập trong thời gian dài, nhưng cũng không để khô hạn, giúp hạt thóc, mầm, rễ

mạ có đủ nước, đủ oxy để hạt phân giải từ từ, cung cấp chất dinh dưỡng chomầm rễ phát

triển.Khi mạ chuyển sang giai đoạn sống nhờ dinh dưỡng hút từ đất thì căn

cứ vào sự sinh trưởng của mạ để có chế độ nước hợp lý Nếu mạ quá xấu vàng,còi cọc thì giữ ẩm Nếu mạ qúa tốt thì rút cạn nước, phơi khô ruộng Biện phápnày áp dụng đối với mạ vụ mùa Vụ xuân gieo sớm gặp thời tiết ấm, cần phảihãm sự sinh trưởng của mạ

Thời kỳ cấy - Đẻ nhánh: Đây là thời kỳ quyết định số bông trên một đơn vịdiện tích Mức ngập khác nhau trong thời kỳ này có ảnh hưởng đến quá trình đẻnhánh Kết quả nghiên cứu của trường Đại học Nông nghiệp I cho thấy: Mứctưới tốt nhất cho thời kỳ này cho lúa đẻ nhánh đạt số nhánh hữu hiệu cao là 5 –

10 cm Không có lớp nước hoặc ngập quá sâu đều làm hạn chế đẻ nhánh và sốnhánh hữu hiệu Đối với vụ chiêm và vụ xuân, mức tưới 5 cm tốt hơn; với vụmùa mức 10 cm tốt hơn

Thời kỳ cuối đẻ nhánh đến phân hoá đòng: Trong những năm gần đây, ởTrung Quốc, Nhật Bản và nước ta, một số tác giả chú ý đến vấn đề sử dụngnước để điều khiển sinh trưởng, phát triển của lúa

Trường Đại học Nông nghiệp I – Hà Nội từ những nghiên cứu về rút nướcphơi ruộng ở cuối thời kỳ đẻ nhánh trên các nền phân bón khác nhau đã đi đếnkết luận sau:

Ruộng bón nhiều phân đạm, lúa sinh trưởng quá tốt, có thể bị lốp đổ hoặcbông làm hạt kém thì cần rút nước để kìm hãm sinh trưởng, tạo nên sự cân đốivới phát dục đảm bảo cho lúa cho năng suất cao

Ruộng bón nhiều phân hữu cơ, nhất là trong vụ chiêm xuân, ruộng trũng bịngập nước thường xuyên, rút nước phơi ruộng để làm tăng khả năng phân giảichất hữu cơ trong đất, cung cấp thêm thức ăn cho cây với ý nghĩa như là biệnpháp bón phân nuôi đòng và giảm nồng độ các chất khử trong đất có hại cho bộ

rễ lúa ở thời kỳ làm đồng, trỗ bông

Ruộng lúa có thể hoặc đã bị các bệnh bạc lá, đạo ôn phá hại thì rút nướcphơi ruộng cũng là biện pháp cần thiết để góp phần ngăn ngừa bệnh phát sinhphát triển, tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các biện pháp phòng trừhoá học có kết quả cao và nhanh chóng

Ngoài những trường hợp trên, rút nước phơi ruộng đều không có tác dụngtốt đối với sinh trưởng và phát triển của cây lúa.

Thời kỳ làm đòng trổ bông: Bước sang thời kỳ làm đòng, nhu cầu nước củalúa rất cao Thiếu nước dù chỉ thời gian ngắn cũng làm giảm năng suất rõ rệt.Đối với lúa chiêm và mùa, lớp nước tưới thích hợp cho thời kỳ này là 8 –15 cm;lúa xuân là 3 - 5 cm

Thời kỳ trỗ đến chín: Sau khi lúa trổ bông, các sản phẩm tích luỹ ở thân láđược chuyển vào hạt, trong thời kỳ này cây thiếu nước sẽ ảnh hưởng đến độ mẩycủa hạt và cuối cùng trọng lượng hạt thấp, năng suất giảm Nhưng nếu giữ nướctrên ruộng suốt thời kỳ này thì lúa chín chậm, hàm lượng nước trong hạt cao,chất lượng sản phẩm kém Tháo nước vào lúc nào để tích luỹ chất dinh dưỡngvào hạt tốt nhất, chín sớm, thuận lợi cho việc thu hoạch và chuẩn bị làm đất cho

vụ sau là một vấn đề có ý nghĩa lớn trong sản xuất, nhất là sản xuất bằng cơ giới.Tháo nước sớm hay muộn trong thời kỳ này phụ thuộc vào điều kiện thời tiết,khả năng giữ ẩm của đất và đặc tính của giống lúa

2.1.4.2 Nhu cầu về nước đối với lúa gieo thẳng[3]

Nghề trồng lúa nước ta đã có lịch sử hàng ngàn năm nay, nhưng cho tớinay phương pháp canh tác phổ biến hầu như được áp dụng khắp các vùng trồnglúa là gieo mạ để cấy Đây là một tập quán tồn tại lâu đời ở nước ta, gắn chặt vớiđiều kiện thời tiết, đất đai tự nhiên Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới, lượngmưa nhiều, lượng nước cần của cây lúa đều dựa vào lượng nước mưa cung cấp,đồng ruộng chưa chủ động tưới tiêu nước, dễ bị úng hạn, thì chỉ có phương phápgieo mạ cấy mới đảm bảo sinh trưởng của lúa được tương đối ổn định trongnhững thời vụ nhất định Mặt khác để có thể trồng 2-3 vụ lúa trên cùng một diệntích trong cùng một năm mà vẫn đủ thời gian làm đất, gieo trồng phù hợp vớitừng thời vụ của từng mùa, đảm bảo năng suất cây trồng ổn định cần phải rútngắn thời gian sinh trưởng của lúa bằng cách gieo mạ cấy Trong những điềukiện về đất đai, khí hậu như thế thì phương pháp gieo mạ cấy vẫn chiếm vị tríđộc tôn và không thể thay thế bằng phương pháp nào khác được Nhưng phươngpháp này gây những khó khăn nhất định cho việc thực hiện cơ giới hoá các khâutrên đồng ruộng, nhất là khâu cấy, tốn rất nhiều công gieo mạ, nhổ và cấy Năngsuất lao động thấp, giá thành sản phẩm cao dẫn đến hiệu quả kinh tế của việctrồng lúa còn quá thấp Chính vì thế ở các nước có nền nông nghiệp tiên tiếntrên thế giới đều trồng lúa bằng phương pháp gieo thẳng Tuy nhiên muốn ápdụng phương pháp này cần phải có những điều kiện cơ sở vật chất nhất định

Trước hết đồng ruộng phải chủ động tưới tiêu nước Phải có những giống lúathích hợp với kỹ thuật gieo thẳng: Có thể trồng dày, thời gian sinh trưởng ngắnhơn lúa cấy để phù hợp với thời vụ làm đất, thu hoạch và điều kiện thời tiết cầnthiết cho sự sinh trưởng và phát dục qua từng thời kỳ ở những mùa vụ khácnhau, đảm bảo có thể trồng ít nhất là 2 vụ lúa hoặc 1 vụ màu, 2 vụ lúa trongnăm Trên cơ sở đó cần nắm vững kỹ thuật thâm canh lúa gieo thẳng mà khâuchủ yếu có ý nghĩa quyết định đến sinh trưởng và năng suất cuả chúng là khâuphòng trừ cỏ dại Để giải quyết vấn đề cỏ dại cạnh tranh dinh dưỡng với lúatrong điều kiện không làm cỏ bằng cơ giới cần xác định đúng đắn chế độ tướinước và sử dụng hợp lý các loại thuốc phòng trừ cỏ dại Vì vậy khác với lúa cấy,lúa gieo thẳng đòi hỏi một chế độ nước không những thoả mãn nhu cầu nướctheo yêu cầu sinh lý của chúng, điều hoà ẩm độ trong ruộng, tạo điều kiện cholúa sinh trưởng tốt mà còn phải có tác dụng tiêu diệt, ngăn ngừa kìm hãm sựphát triển của cỏ dại.

Về mặt sinh lý dinh dưỡng của lúa gieo thẳng thì quá trình sinh trưởng củachúng có thể chia thành hai giai đoạn yêu cầu về nước khác nhau

Từ khi gieo hạt cho tới khi lúa bắt đầu đẻ nhánh Giai đoạn này lúa không

ưa ngập mà tốt nhất là được sinh trưởng trên đất ẩm Nếu trên thực tế trên đồngruộng cần phải tưới ngập cho lúa ngay sau khi gieo hoặc là đảm bảo chế độ nhiệttrong đất cho phù hợp với yêu cầu của cây mạ, thoả mãn nước cho hạt lúa chóngnảy mầm hoặc khống chế sự nảy mầm của cỏ dại Vì vậy ở những nơi làm đất vàgieo hạt khô thì sau khi gieo tưới ngập lớp nước 5-10 cm trên ruộng Khi nước

đã thấm hết vào đất, đất no nước thì mầm lúa cũng bắt đầu xuất hiện Đó là môitrường thích hợp cho lúa

180C trở lên thì sau gieo 20 – 25 ngày lúa bắt đầu đẻ nhánh Trong thờigian này giữ ẩm đất là điều kiện tốt nhất để lúa sinh trưởng Nhưng điều kiệnnày cũng tạo cho cỏ dại phát triển, vì vậy cần sử dụng lớp nước tưới để kìmhãm chúng

Giai đoạn hai kể từ lúc lúa đẻ nhánh đến lúc chín sáp Trong giai đoạnnày luá rất cần có lớp nước thường xuyên trên mặt ruộng Thời kỳ làm đòng,trỗ cần giữ lớp nước sâu 5-10 cm Tới lúc chín sữa thì lớp nước không cầnthiết đối với cây lúa nữa, nhưng ruộng cần đủ ẩm để quá trình chín của lúađược thuận lợi Khi lúa đã chín cần tháo hết lớp nước mặt ruộng, đảm bảokhô ráo để công tác thu hoạch được nhanh chóng dễ dàng, nhất là trong điềukiện cơ giới hoá khâu này

2.2 Tình hình sản xuất lúa và nghiên cứu lúa trên thế giới

2.2.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới

Lúa gạo là một loại lương thực quan trọng đối với 3,5 tỷ người, chiếm 50%dân số thế giới Theo thống kê của tổ chức lương thực thế giới FAO năm 2015sản lượng lúa gạo đạt 749,1 triệu tấn tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn)

và có xu thế tăng trong những năm tiếp theo Sản lượng lúa gạo tại châu Áchiếm tới 90,4% toàn thế giới, tức là 677,7 triệu tấn Tỷ lệ này vẫn đang liên tụctăng vì vấn đề dân số gia tăng ở khu vực này Theo thống kê, sản lượng lúa gạocao chủ yếu nhờ sản lượng tăng mạnh tại Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan,Pakistan và Việt Nam Trong đó, sản lượng lúa gạo của Việt Nam năm 2015 đạttới 44,7 triệu tấn Sản lượng lúa gạo tại Châu Phi đạt 28,7 triệu tấn, tăng 0,8% sovới sản lượng năm 2014 Sản lượng tăng tại các nước Tây Phi đã bù đắp nhữngthiếu hụt do sự suy giảm tại một nước ở Đông và Nam Phi Tại vùng trung Mỹ

và Caribe sản lượng lúa gạo duy trì ở mức ổn định 3 triệu tấn Vùng nam Mỹ sảnlượng lúa gạo đạt 25,4 triệu tấn năm 2015 tăng 2,7% so với cùng kỳ năm 2014.Sản lượng lúa gạo tại châu Âu giữ ở mức ổn định đạt 4.1 triệu tấn năm 2015

Từ bảng số liệu bảng 2.2, ta thấy rằng diện tích trồng lúa của cả thế giớiđến năm 2014 đạt khoảng 163 triệu ha, trong đó diện tích của Châu Á đạtkhoảng 146 triệu ha, tuy năng suất bình quân của khu vực không cao so với cáckhu vực còn lại nhưng Châu Á đã trở thành khu vực trọng điểm của sản xuất lúagạo của thế giới với sản lượng gần 671 triệu tấn chiếm đến 90% sản lượng lúacủa cả thế giới

Bảng2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo của các châu lục trên thế giới năm 2014

Châu lục Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (triệu tấn)

Sản lượng (triệu Tấn)

ở năm này năng suất lúa cũng đạt mức kỉ lục cao nhất với 44,3 tạ/ha tới năm

2012 diện tích lại bắt đầu giảm với diện tích năm 2012 là 163, 2 triệu ha giảm0,4 triệu ha so với cùng kì năm trước nguyên nhân do nhiều diện tích đất nôngnghiệp được chuyển sang các hoạt động công nghiệp hoặc chuyển đổi cơ cấucây trồng

Năng suất nhìn chung luôn có chiều hướng tăng lên qua các năm Năm

2002 cùng với diện tích, năng suất cũng tăng và đạt mức 44,3 ta/ha cao nhất từnăm 2003 đến năm 2012 tạ/ha, diện tích và năng suất tăng dần qua các năm dẫnđến sản lượng lúa thu được cũng tăng dần và đạt mức cao do những năm gầnđây việc hoạt động sản xuất nông nghiệp có nhiều áp dụng khoa học kĩ thuật tiêntiến vào sản xuất, năm 2012 cùng với giảm về diện tích so với năm 2011 thì

năng suất cũng giảm 3,2 tạ / ha sao với cùng kì năm trước dẫn đến năm này sảnlượng lúa cũng giảm 54 triệu tấn so với năm 2011 Đến năm 2014, năng suất lúađạt 44,1 tạ/ha, cao nhất trong các năm.

Hiện nay trên thế giới diện tích trồng lúa hầu hết ở các quốc gia đang có xuhướng bị thu hẹp, do đất trồng lúa bị chuyển đổi thành đất sản xuất và đất trongđiều kiện công nghiệp hoá và sự bùng nổ dân số trên thế giới như hiện nay Vìvậy để tăng sản lượng lúa, hàng loạt nước đẩy mạnh sản xuất lúa gạo, theohướng thâm canh tăng vụ đã thu được nhiều tiến bộ đáng kể

Theo dự đoán của các chuyên gia viện nghiên cứu lúa IRRI thì đến năm

2025 thế giới sẽ cần 765 triệu tấn lúa và các nước như Thái Lan, Banglades,Trung Quốc, Nhật Bản, Việt Nam sẽ là những trọng điểm lương thực của thếgiới trong tương lai

Năm 2011, Việt Nam xuất khẩu 7,35 triệu tấn gạo mang về khoảng 3,5 tỉ

Mỹ kim Ấn Độ thu hoạch 154,5 triệu tấn lúa hay tăng 11 triệu tấn so vớinăm 2010 nhờ mùa mưa thuận lợi, ngoại trừ vài tỉnh ở Tây Nam có hạn hán.Trung Quốc sản xuất đến 203 triệu tấn lúa hay tăng 3%, đạt được mục tiêu tự túctrong suốt thập niên qua Thái Lan bị ngập lụt nặng ở cánh đồng trung tâm làmthiệt hại 1,6 triệu ha tương đương 4 triệu tấn lúa, sản xuất năm 2011khoảng 32,2 triệu tấn lúa, thấp hơn 7% so với năm 2010 (34,5 triệu tấn) Hậuquả này làm ảnh hưởng mạnh đến xuất khẩu gạo năm 2012 của Thái Lan Theo

đó, sản lượng gạo thế giới năm 2013 được FAO dự báo ở mức 494 triệu tấn,tăng 0,9% tương đương 4,2 triệu tấn so với năm 2012 Con số này cho thấytrong 10 năm trở lại đây, sản lượng gạo thế giới trung bình tăng 10 triệu tấn mộtnăm Nếu đạt được mức này, năm 2013 sẽ là năm liên tiếp thứ 2 mà sản lượnggạo thế giới có mức tăng trưởng tương đối chậm

Trong những năm gần đây việc sản xuất lương thực trên thế giới nhìnchung phát triển ổn định Với sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật làmtăng năng suất, sản lượng và chất lượng lúa gạo giúp đáp ứng được nhu cầulương thực hiện tại Tuy nhiên với áp lực dân số ngày càng tăng, nhu cầu lươngthực lớn dần trong khi diện tích đất trồng lúa ngày càng bị thu hẹp, môi trườngngày càng biến đổi tạo điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh hại phát triển vì vậy cácnước cần tiếp tục nghiên cứu, đưa ra những giải pháp thích hợp để tiếp tục nângcao năng suất và sản lượng lương thực hơn nữa nhằm đảm bảo an ninh lươngthực của thế giới trong tương lai

2.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa chịu hạn trên thế giới

- Di truyền phân tử liên quan đến tính chịu hạn ở cây lúa:

Các kết quả nghiên cứu sinh lý cho phép người ta khẳng định khả năng hútnước từ các tầng đất sâu để đáp ứng nhu cầu thoát hơi nước và khả năng điềuchỉnh áp suất thẩm thấu của bộ rễ là những đặc điểm chính quyết định tính chịuhạn ở lúa Vì vậy, đặc điểm xuyên sâu của bộ rễ để thu nhận nước từ tầng đấtsâu và khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu là những đặc điểm quan trọngtrong chương trình chọn tạo tính chịu hạn ở cây lúa Tuy nhiên để chọn ra đượccác tính trạng này thì cần phải có các thí nghiệm lặp lại chuẩn xác trong điềukiện thiếu nước ở nhà kính hoặc trên đồng ruộng

Hiện nay các nhà nghiên cứu đang tập trung tìm kiếm gene liên quan đếntính chịu hạn ở mức độ phân tử.Bản đồ vật lý (Physical map) cho tính trạng sốlượng đang được lập trên cây lúa và đã phát hiện ra các dấu chuẩn phân tử.Cácdấu chuẩn này sẽ cho phép các nhà chọn giống nhận biết những vị trí của cácgene kiểm soát tính chịu hạn bỏ qua việc đánh giá kiểu hình Ít nhất đã có haibản đồ khá đầy đủ của lúa được công bố [20] Những bản đồ gene trên đã cungcấp cho các nhà nghiên cứu về lúa gần 2000 chỉ thị dấu chuẩn phân tử phân bốtrong hệ genom với mật độ khoảng 0,9 cM

Những tiến bộ gần đây trong kỹ thuật sinh học phân tử như AFLP và RFLPđang làm tăng mật độ chỉ thị Bản đồ gene của một số đặc điểm số lượng liênquan đến tính trạng hình thái của rễ như độ dày rễ, tỉ lệ giữa rễ/thân, trọng lượngkhô rễ/nhánh và chiều dài tối đa của rễ đã được nhận biết khi tiến hành phân tíchcác dòng tự phối trong điều kiện nhà kính

Champoux và cs đã lập được bản đồ liên kết một số tính trạng số lượng liênquan đến khả năng tránh hạn dựa trên đặc điểm cuộn lá dưới điều kiện thiếunước trong ba giai đoạn phát triển khác nhau Đặc biệt nhóm nghiên cứu này đãphát hiện ra rằng có hơn 50% các tính trạng số lượng lien quan đến tính tránhhạn dựa vào hình thái của rễ là nằm trên cùng nhiễm sắc thể Tính trạng sốlượng liên quan với khả năng xuyên sâu của rễ lúa cũng đã được xác định bằngcách sử dụng hệ thống sáp nến như là những lớp đất cứng [21]

Ở lúa, nhiều nghiên cứu đã xác định được vị trí của gen liên quan đến điềuchỉnh ASTT (áp suất thẩm thấu) nằm trên nhiễm sắc thể số 8.Các nhóm gene sốlượng (QTL) liên quan đến những đặc tính khác như hình thái rễ, tính tránh hạn

và khả năng điều chỉnh ASTT đã được xác định là chúng nằm gần như trên cùngmột vùng của nhiễm sắc thể số 8 Price và cs đã sử dụng quần thể F2 (Bala xAzucena, giống Bala là giống không chịu hạn, bộ rễ phát triển kém, giống

Azucena giống chịu hạn tốt có bộ rễ phát triển) để phân tích kiểu gen chịu hạnliên quan đến bộ rễ khi trồng trong dung dịch hydroponic và phát hiện được 71nhóm chỉ thị phân làm 17 nhóm bao trùm 1280 cM [25].

Việc nghiên cứu các chỉ thị phân tử để so sánh bản đồ gene giữa các loài họhàng đang được quan tâm nghiên cứu.Ở họ hoà thảo (Graminae) như lúa mì, lúamạch, mạch đen (Secale cerealeL), yến mạch (Avena sativaL.), ngô và caolương thì lúa được coi trọng nhất.Khi bản đồ liên kết so sánh đã được thiết lậpthì bất kể gene nào cũng có thể được tách ra dựa trên sự tương đồng giữa bản đồgene của lúa và loài họ hàng Điều này có ý nghĩa trong công nghệ gen và hyvọng các gene chống chịu sẽ được phân lập từ các loài họ hàng để chuyển vàolúa [25]

Có khá nhiều nghiên cứu ở mức phân tử đã được tiến hành để xác định kiểubiểu hiện gene ở thực vật bao gồm cả lúa trong điều kiện thiếu nước NhiềucDNA biểu hiện trong điều kiện khô hạn mã hoá các loại protein khác nhau nhưLEA, RAB (sản phẩm của ABA) và các protein dẫn truyền ion đã được phânlập, nhưng vai trò của những gene này trong việc chống chịu với các điều kiệnbất lợi và những chức năng sinh lý của chúng vẫn chưa được xác định rõ ràng.Bản đồ di truyền và dấu chuẩn phân tử về tính chịu hạn có ý nghĩa quantrọng trong di truyền chọn giống, nó cho phép tìm ra mối quan hệ giữa: gene-tính trạng-môi trường Trên cơ sở đó các nhà tạo giống có thể đưa ra nhữngphương pháp chọn tạo thích hợp có định hướng tính chống chịu với các điềukiện bất lợi của môi trường cho các giống cây trồng

- Tăng cường tính chịu hạn bằng công nghệ sinh học

+ Tăng cường tính chịu hạn thông qua kỹ thuật chọn dòng tế bào:

Cùng với phương pháp tạo giống truyền thống, kỹ thuật chọn dòng tế bàochống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường thông qua kỹ thuật nuôi cấy

mô tế bào thực vật đang là những công cụ có hiệu quả cao trong việc cải tạogiống cây trồng Dựa trên tính toàn năng của tế bào thực vật, sự xuất hiện cácbiến dị soma xẩy ra trong nuôi cấy, đặc biệt dưới tác nhân và điều kiện chọn lọc

mà các nhà nghiên cứu thực nghiệm có thể phân lập ra được những tế bào cókhả năng chịu khá với điều kiện khô hạn

Có khá nhiều nghiên cứu tập trung vào việc nâng cao tính chịu hạn ở câytrồng (lúa, thuốc lá, cà chua ) ở mức độ in vitro Các chất như PEG(polyethyleneglycol), manitol, sorbitol, saccharose được dùng như một tácnhân gây khô hạn trong môi trường nuôi cấy; hoặc bổ sung ABA là chất kìm

hãm sinh trưởng làm nhân tố tác động để tăng cường khả năng giữ nước và chịumất nước của mô Phòng Công nghệ tế bào thực vật, Viện Công nghệ sinh học

đã sử dụng kỹ thuật thổi khô mô sẹo lúa làm mô mất 85% (so trọng lương tươiban đầu) kết quả tạo được 2 giống lúa DR1, DR2 và dòng triển vọng DR3 cókhả năng chịu hạn khá và cho năng suất ổn định ở vùng khó khăn về nước [13]

Sử dụng chất PEG 8000 (polyethylene glycol) để làm tác nhân gây mấtnước trong môi trường nuôi cấy mô sẹo Kết quả là chọn được dòng lúa chịu hạn

từ mô sẹo giống lúa Khao Dawk Mali 105.Các tính trạng nông sinh học quantrọng và khả năng chịu hạn đã duy trì và ổn định khi phân tích ở thế hệ R2 [13].+ Tăng cường tính chịu hạn bằng kỹ thuật chuyển gene:

Mặc dù cơ chế chống chịu với điều kiện bất lợi về nước còn đang trongthời kỳ quá độ, nhưng cho đến nay một số chất liên quan đến tính chịu hạn đãđược khẳng định (chẳng hạn sự tích luỹ nhiều proline, glycinebetaine, fructant,manitol ) Việc nghiên cứu những sản phẩm của gene được hình thành trongđiều kiện khô hạn đang có ý nghĩa ứng dụng nhằm tạo ra những giống lúa cókhả năng chịu hạn tốt

Những nghiên cứu thăm dò về công nghệ gene chịu các điều kiện bất lợi vềnước đang tập trung vào các nhóm:

Nhóm thứ nhất:Nhóm gen LEA (Late Embryogenic Abundant) của cây lúamạch mã hoá những protein xuất hiện vào thời kỳ muộn của quá trình hìnhthành phôi sau khi thụ phấn Đó là những protein góp phần bảo vệ phôi trongquá trình ngủ và chịu hạn của phôi trong hạt khô

Nhóm thứ 2:Nhóm RAB (Responsive to Absicis acid) của cây lúa nướcliên quan đến tác động ức chế sinh trưởng tế bào của ABA khi thực vật gặp điềukiện bất lợi Các gene RAB phản ứng với ABA nội sinh và ngoại sinh cho ranhững protein có chức năng ức chế và bảo vệ thẩm thấu

Nhóm thứ 3:Gene thuộc chu trình sinh tổng hợp proline Phòng sinh họcphân tử, Trường đại học Tự do Bỉ đang tiến hành chuyển gene mã hoá choenzym P5CS (enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp proline) vào một sốgiống lúa indica Tuy nhiên gene này đã được chuyển thành công vào thuốc lá

và nhận được kết quả tốt.Lượng proline tăng lên 8-10 lần so với cây đối chứng.Nhóm thứ 4:Các gene liên quan đến điều chỉnh ASTT, glycine betain,manitol synthase

Các nhà khoa học Trung Quốc đã chuyển gene HVAI(gene sản xuất proteingiai đoạn cuối trong quá trình tạo phôi được tách từ lúa mạch) vào lúa và nhậnthấy khả năng chống chịu thiếu nước và muối cao khi phân tích cây lúa chuyểngene Ở Nhật Bản, một nhóm nghiên cứu đã dùng gen coda (gen oxy hoá clo)tách từ Arthrobacter globifornis dưới sự điều kiển của promoter 35S để chuyểnvào lúa, kết quả phân tích cho thấy ở những cây lúa chuyển gene có sự tích luỹnhiều glycine betaine Một nghiên cứu khác đã chuyển gene betA mã hoá cho 2enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp glycine betaine vào cây lúa, kết quảnhận được hàm lượng tích luỹ glycine betaine tăng ở rễ và lá là 5,1 và 1,2 µmol/gFW.

Hướng nghiên cứu chuyển gene tăng cường tính chịu hạn, lạnh, chịumuối như sau:

- Điều khiển sự biểu hiện và sự hoạt động của hệ thống vận chuyển ion K+

- Tăng cường sự thải ion Na+ ở trong tế bào rễ và không bào

- Điều chỉnh thẩm thấu chủ yếu làm tăng quá trình trao đổi chất để chốnglại quang ức chế

- Bảo vệ tế bào bằng các quá trình trao đổi chất đặc hiệu trong tế bào nhờcác enzyme, protein, loại bỏ gốc hydroxyl

2.3 Tình hình sản xuất lúa và nghiên cứu lúa ở Việt Nam

2.3.1 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

Nằm trong khu vực Đông Nam Á với điều kiện khí hậu nhiệt đới Việt Namđược coi là cái nôi hình thành cây lúa nước Đã từ lâu, cây lúa đã trở thành câylương thực chủ yếu, có ý nghĩa đáng kể trong nền kinh tế và xã hội nước ta Vớiđịa bàn trải dài trên 15 vĩ độ Bắc bán cầu, từ Bắc vào Nam đã hình thành nhữngđồng bằng châu thổ trồng lúa phì nhiêu cung cấp nguồn lương thực chủ yếu đểnuôi sống hàng chục triệu người

Việt Nam là một nước nông nghiệp, có tới 75% dân số sản xuất nôngnghiệp và từ lâu cây lúa đã ăn sâu vào tiềm thức người dân, nó có vai trò rấtquan trọng trong đời sống con người Lúa gạo không chỉ giữ vai trò trong việccung cấp lương thực nuôi sống mọi người mà còn là mặt hàng xuất khẩu đónggóp không nhỏ vào nền kinh tế quốc dân Mặt khác, do có điều kiện tự nhiênthuận lợi phù hợp cho cây lúa phát triển nên lúa được trồng ở khắp mọi miềncủa đất nước Trong quá trình sản xuất lúa đã hình thành nên 2 vùng sản xuấtrộng lớn đó là vùng Đồng bằng châu thổ Sông Hồng và Đồng bằng Sông Cửu

Long

Trước năm 1945 diện tích trồng lúa của cả nước chỉ đạt 4,73 triệu ha, năngsuất bình quân là 13 tạ/ha [4] Với việc áp dụng các thành tự về khoa học vàotrong sản xuất, dùng các giống lúa mới kết hợp với quá trình thâm canh cao, hợp

lý nên ngành trồng lúa nước của Việt Nam đã có bước nhảy vọt đáng kể về năngsuất, sản lượng và cả về giá trị kinh tế đưa Việt Nam từ một nước thiếu lươngthực trầm trọng trong những năm chiến tranh, Việt Nam đã vươn lên trở thànhmột nước đủ lương thực và trở thành một nước xuất khẩu gạo đứng thức 2 thếgiới với sản lượng đạt 55, 4 triệu tấn(2012)

Bảng 2.4 Tình hình sản xuất lúa của nước ta qua các năm

(Triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

766 nghìn ha Do việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng và mục đích sử dụng đất quátrình đô thị hóa, công nghiệp hóa đã và đang làm cho diện tích đất nông nghiệpnói chung cũng như đất trồng lúa nói riêng giảm đáng kể Nhưng đến năm 2008diện tích đã bắt đầu tăng trở lại nhờ những chính sách chú trọng nông nghiệpcủa chính phủ và đạt cao nhất vào năm 2013 với 7,90 triệu ha Nhưng sau đó lại

có chiều hướng giảm lại, năm 2014, diện tích canh tác lúa là 7.81 triệu ha Mặc

dù diện tích đất nông nghiệp của nước ta giảm tuy nhiên sản lượng và năng suấtvẫn liên tục tăng qua các năm Năm 2008 diện tích là 7,42 triêu ha giảm 200 ha

so với năm 2004 nhưng sản lượng lại tăng 2,55 triệu tấn so với năm 2004 Năngsuất lúa thì liên tục tăng do các năm trước, chính là nhờ việc áp dụng các tiến bộ

khoa học kỹ thuật vào sản xuất như: Sử dụng các giống lúa mới, kỹ thuật bónphân hợp lý, đầu tư thâm canh tốt.Từ năm 2004 đến 2014 tăng lên 9,3 tạ/ha,trung bình tăng 0.93 tạ/ha Đến năm 2011, sản lượng lúa gạo cả nước ta đạt 42,4triệu tấn, tăng 4300 nghìn tấn so với năm 2004, và năm 2014 sản lượng cả nướcđạt mức cao 57,6 triệu tấn và năng suất đạt 57,6 tạ/ha.

Việt Nam nằm ở vị trí 1trong những nước xuất khẩu gạo quan trọng hàngđầu trên thế giới

Để đáp ứng nhu cầu xuất khẩu và tăng giá trị trên đơn vị diện tích thì songsong với việc tăng năng suất là chúng ta phải tăng phẩm chất gạo để đủ sức cạnhtranh với thị trường gạo trên Thế Giới

Bảng 2.5 Tình hình xuất khẩu gạo của Việt Nam qua các năm từ năm 2010 - 2016

( triệu tấn)

Giá trị (triệu USD)

(Nguồn: Hiệp hội Lương thực Việt Nam năm 2016)

Sản lượng xuất khẩu và giá trị xuất khẩu gạo của Việt Nam liên tục tăng từnăm 2010 – 2012, nhưng sau đó có chiều hướng giảm mạnh vào năm 2014 với6.32 triệu tấn Năm 2015 sản lượng có tăng lên nhưng giá trị xuất khẩu vẫn tiếptục giảm Qua các năm cụ thể năm 2010 sản lượng xuất khẩu là 6.75 triệu tấnnhưng tới năm 2015 là 6.57 triệu tấn giảm 0.18 triệu tấn, giá trị xuất khẩugiảm0.23 triệu USD

2.3.2 Những nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn ở Việt Nam

Theo Vũ Tuyên Hoàng từ cuối thập kỷ 70 Viện Cây lương thực vàCây thựcphẩm đã tập trung nghiên cứu chọn tạo giống lúa cho những vùngkhô hạn vànhững vùng sản xuất lúa thiếu nước tưới Trong những năm từ1986 - 1990 Viện

đã lần lượt đưa ra 3 giống mới có tên là "CH" gồm: CH2,CH3, CH133 Nhữnggiống này có đặc điểm như chịu hạn, thích hợp chocác vùng hạn ở đồng bằng vàtrung du miền núi phía Bắc Thời gian sinhtrưởng từ 115 - 130 ngày, khả năng

chịu hạn và phục hồi sau hạn tốt Cácgiống này trong điều kiện thâm canh vàđược tưới khoảng 60 - 70% lượng nước của lúa nước, có thể đạt 50 - 60 tạ/ha[9].

Hiện nay, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm vẫn tiếp tục đẩymạnhcông tác nghiên cứu chọn tạo các giống lúa chịu hạn và cho ra giốnglúa chịu hạnmới đã được công nhận là giống được phép sản xuất thử nghiệm là CH207, đồngthời còn đưa ra một số dòng, giống triển vọng đang được tiến hành thử nghiệm

và cho kết quả tương đối khả quan như CH208,CH209, CH210, CH16, CH6, Theo Nguyễn Hữu Nghĩa, trong giai đoạn 1986 - 1990 ViệnKhoa học Nôngnghiệp Việt Nam đã chọn lọc được 3 giống lúa từ nguồn nhập nội là UPLRi 5vào năm 1985 từ Phi-lip-pin, BG35-2 năm 1985 từ Srilanka và KN96 năm 1986

từ Indonesia Cũng trong thời gian này Viện đã chọn tạo theo hướng lai hữutính, năm 1990 chọn tạo thành công giống lúaX11 từ tổ hợp lai Thiết cốt31/IR30 Đây là giống lúa ngắn ngày chống chịu hạn tốt, cho năng suất cao thíchứng cho các vùng hạn [11]

Vào năm 1991, Nguyễn Hữu Nghĩa và cộng sự đã tuyển chọn được giốngH3từ bộ dòng quan sát lúa cạn của Viện lúa Quốc tế, là dòng BR4290-3-35đượcchọn từ tổ hợp lai C22/IR9752-136-2 Đây là một giống chịu hạn ngắn ngày,thích hợp trên đất nghèo dinh dưỡng hoàn toàn nhờ nước trời năng suất khoảng

34 tạ/ha

Năm 1993, từ bộ giống của IRRI các nhà khoa học thuộc Viện KhoahọcNông nghiệp Miền Nam đã chọn được các giống đặt tên là LC có khả năngcho năng suất gấp 2 lần giống địa phương và chịu hạn tốt như LC88-66,LC88-67-1, LC90-11, LC90-12, LC90-4, LC90-5 [14] Đây là những giống lúa đượcphát triển mạnh ở cao nguyên miền Đông Nam Bộ và một số tỉnh miền núi vàtrung du Bắc Bộ

Từ năm 2000, Viện công nghệ sinh học đã tạo được 2 giống lúa DR1,DR2

có khả năng chịu hạn khá và cho năng suất ổn định ở vùng khó khăn về nước,hai giống lúa này đã được gieo trồng rộng rãi ở các tỉnh miền núi phíaBắc, rấtthích hợp cho chân đất bạc màu nghèo dinh dưỡng và không chủ động nước tưới[13]

2.3.2.1 Gây đột biến và ứng dụng trong cải tạo giống cây trồng

Đột biến đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình tiến hoá của thếgiới sinhvật thông qua chọn lọc.Đột biến và chọn lọc có vai trò quyết địnhtrong sự hìnhthành và phát triển tính đa dạng của sinh giới, trong đó có cảcác loài cây trồng và

vật nuôi ngày nay Các nhà nghiên cứu đột biến cho rằng, giữa các đột biến tựnhiên (tần số khoảng 10-6 – 10-9 ) và đột biến nhân tạo không có sai khác về bảnchất sinh học: Các dạng đột biến tự nhiên đềucó thể tìm thấy trong các phổ độtbiến nhân tạo Điều khác nhau cơ bản duy nhất chỉ bởi tần số đột biến Tần số độtbiến phóng xạ cao hơn mức tự nhiên khoảng 1000 lần hoặc cao hơn nữa, tuỳ theoliều lượng và loại tia phóng xạ cũng như kiểu gen của cây trồng Tuỳ thuộc vào

đó mà ở thế hệ M2 có thểphát hiện từ 0,2 - 7,0% hoặc hơn nữa số cây đột biến; có

từ 6 - 40% cá thể mang một hay nhiều đột biến, nhiều khi ở M2 có tới 60 - 80%

số họ đột biến Có những hoá chất gây đột biến với tần số 100% [5]

Đột biến làm tăng cường các biến dị; xuất phát từ các tác động làm biếnđổicủa gen, tiếp đó có thể tạo ra các tổ hợp gen mới Nhờ đó người ta có thểtạo racác giống mới trong khoảng thời gian ngắn, trong phạm vi thí nghiệmhẹp.Những thay đổi có lợi trong quá trình gây đột biến có thể được chọn lọc vàtổhợp lại nhờ quá trình lai tạo và chọn lọc Tuy nhiên, phương pháp này cũngcónhững hạn chế như sau [5]:

- Cho đến nay còn chưa định hướng hoàn toàn quá trình phát sinh đột biến,đặcbiệt là đối với các đột biến mong muốn (tác động ngẫu nhiên, đa chiều)

Do vậy rất phức tạp trong quá trình chọn lọc

- Rất nhiều biến đổi của ADN hoặc NST có thể được phục hồi, do vậy chỉmộtsố ít thực sự trở thành đột biến và thể hiện ở kiểu hình

- Khi có sự phát sinh và tồn tại nhiều biến đổi trong genom sẽ gây ra những

sự mất cân bằng và rối loạn nhất định trong hoạt động sống của cơ thể Hầu hếtnhững biến đổi này gây nên những bất lợi, do vậy việc khắc phục cáchạn chếcủa chúng cũng rất khó khăn phức tạp.Tuy nhiên, những thay đổicó lợi cũngkhông ít, có thể được chọn lọc trực tiếp hoặc được tổ hợp lại nhờquá trình lai tạo

và trải qua chọn lọc rồi trở thành giống mới

Như vậy, đột biến làm tăng tính đa dạng di truyền, tạo nguồn vật liệuphong phú, quí giá cho công tác chọn tạo giống cây trồng Theo các nhàditruyền chọn giống thực vật, mục tiêu cơ bản và tiềm năng mà phươngphápchọn giống đột biến thực nghiệm có thể đạt được là:

- Tạo các giống cây trồng chống chịu sâu bệnh;

- Tạo các dạng cây có sản lượng hạt và phần sinh dưỡng cho sinh khối cao;

- Tạo các dạng cây có những tính trạng quí như: chín sớm, có quang chukỳthay đổi, chịu được phân bón và có nhiều tính trạng có lợi cho việc áp dụng

cơ giớ trong canh tác;

- Tạo các cây chống đổ và không gãy bông (do giống khởi đầu thường yếuthân và chịu phân đạm kém…);

- Thay đổi các đặc tính sinh hoá, thay đổi hương vị, nâng cao hàm lượngprotein và nhiều chất dinh dưỡng khác, giảm bớt tích tụ alkaloid…

2.3.2.2 Những nghiên cứu chọn tạo đột biến ở các giống lúa địa phương của Việt Nam

Hầu hết các giống lúa chất lượng địa phương là những nguồn gen đa dạng,được thuần dưỡng từ lâu đời ở Việt Nam Trên thực tế, đây là những nhómgiống lúa cổ truyền, có phẩm chất gạo rất tốt và có mùi thơm ngon Cácgiốnglúa chất lượng thuộc nhóm lúa mùa chính vụ có thời gian sinh trưởng dài 150 -

160 ngày, phản ứng chặt chẽ với ánh sáng ngày ngắn, biên độ thờivụ khá rộng.Hiện nay, có khoảng 12 giống lúa Tám được trồng phổ biến ở miền Bắc nước ta,trong đó các giống chất lượng cao nổi tiếng nhất như: Tám xoan Hải Hậu, Támthơm ấp bẹ, Tám ấp bẹ Xuân Đài, Tám cổ ngỗng Nam Định Các giống nàythường được trồng ở vùng Thái Bình, Nam Định, Hải Dương, Hải Phòng Cácgiống lúa Dự thơm, Tẻ di hương cũng là những giống lúa đặc sản nổi tiếng đượctrồng ở các tỉnh ven biển đồng bằng Bắc bộ,hiện nay đang được chú ý khôi phụctrở lại do tính chất chịu mặn, chịu chua phèn Gạo Dự thơm và Tẻ di hươngđược coi là loại gạo đặc sản dùng trongngày lễ, ngày tết Tuy nhiên, ở hầu hếtcác giống lúa địa phương đang trong tình trạng bị thoái hoá, chất lượng gieotrồng thấp, kỹ thuật canh tác chưa phù hợp nên sản phẩm chưa đạt yêu cầu chấtlượng như mong muốn, năng suất thấp do có nhiều nhược điểm như cao cây,thân yếu nên chống đổ kém, kém chịu phân, lá dài rủ, hạt thưa, cổ bông dài Phẩm chất hạt gạo do nhiều yếu tố quyết định như: giống, môi trường canh tác,

kỹ thuật trồng, công nghệ chế biến… Trong đó, yếu tố giống đóng vai trò cơbản Bản chất hương thơm của các giống lúa đã được nghiên cứu khá sâu, mùithơm của gạo chủ yếu do hàm lượng 2 acethyl-1-pyoproline quyết định Hướngchọn tạo giống lúa cho gạo phẩm chất cao, xuất khẩu, là chọn kiểu hạt dài, íthoặc không bạc bụng, hàm lượng amylose thấp hoặc trung bình

Có quan niệm khá phổ biến ở Việt Nam cho rằng, các giống lúa thơm địaphương ở nước ta là các nguồn gen ổn định do chọn lọc lâu đời Do vậy chúngthường khó biến đổi các đặc tính di truyền, thậm chí có ý kiến cho rằngchúngkhá “trơ” với các tác nhân gây đột biến hoá học cũng như vật lý Trên thực tế,việc lai tạo ở các nhóm lúa này thường rất ít kết quả và hạn chế khảnăng biến

đổi cải tiến giống.Chính vì vậy, trong một thời gian dài, có rất ít công trìnhnghiên cứu cải tạo các giống lúa địa phương.Chỉ trong những năm gần đây, việcnghiên cứu chọn tạo các giống lúa chất lượng mới có những thành công bướcđầu.Ở các giống lúa Tám, có một số nhóm tác giả đã nghiên cứu và tạo ra đượcmột số giống và dòng có chất lượng cao và ổn định Ngoài ra, các giống lúa chấtlượng khác như Dự thơm, Tẻ di hương, Nàng thơm Chợ Đào hay các giống lúathơm nhập nội cũng đang bắt đầu được quan tâm nhằm phục tráng hoặc chọn tạo

ra những giống mới có chất lượng thương phẩm và các đặc điểm nông sinh học

ưu việt hơn giống gốc [3]

2.4 Tình hình sản xuất lúa và hạn hán ở Thừa Thiên Huế

2.4.1 Tình hình sản xuất lúa ở Thừa Thiên Huế

Thừa Thiên Huế là một tỉnh ven biển nằm ở vùng Bắc Trung Bộ Tọa độ ở16-16,80 Bắc và 10720 Đông Tổng diện tích đất tự nhiên là 5.062,6 km2, dân sốkhoảng 1.088.000 người (2009) Thừa Thiên Huế giáp tỉnh Quảng Trị về phíabắc, giáp biển đông về phía đông giáp Đà nẵng về phía Nam và dãy TrườngSơn, giáp Lào về phía tây Là một tỉnh nằm khoảng giữa đất nước, trên trục giaothông Bắc - Nam có vị trí chiến lược vô cùng quan trong để phát triển kinh tế -

xã hội Với địa hình đa dạng, góp phần góp phần phân hóa khí hậu theo khônggian, vì vậy mà thuận lợi cho việc phân bố cây trồng, sản xuất nông nghiệp vàđời sống của người dân

Diện tích gieo trồng là 93.243 ha, trong đó: Diện tích cây lương thực cóhạt: 56.047 tổng sản lượng lương thực có hạt ước đạt 296.099 tấn; riêng thóc đạt289.285 tấn ha, trong đó diện tích lúa: 54.405 ha (tăng 648 ha so với 2012) tậptrung tại các huyện đồng bằng của tỉnh

Bảng 2.6 Diện tích một số loại cây trồng chính tại Thừa Thiên Huế

Cây công nghiệp dài ngày 14,089

(Nguồn: Sở nông nghiệp phát triển nông thôn tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2013)

Qua Bảng 2.6 ta thấy qua 3 năm 2011 đến năm 2013 diện tích lúa tăng từ53,546 ha lên 54,405 ha tuy diện tích đất trồng lúa toàn tỉnh còn thấp nhưngnăng suất cao, đạt bình quân 53,2 tạ/ha, cao hơn mức trung bình cả nước sảnlượng thì liên tục tăng tính từ năm 2006 sản lượng của nước ta đạt gần 25 vạntấn nhưng đến năm 2013 đã tăng lên gần 30 vạn tấn Đây là một con số khá caođảm bảo vấn đề an ninh lương thực của thế giới

Nhìn chung hoạt động sản xuất lúa của tỉnh trong những năm gần đây liêntục tăng cả về diện tích, năng suất, sản lượng, diện tích lúa tăng dần đều nhưngmức tăng không đáng kể Tăng cao nhất 2009 là 52,993 ha tăng 1,329 ha so vớinăm 2002 tuy năm 2013 năng suất và sản lượng đều giảm so với năm 2012nhưng nhìn chung thì năng suất lúa toàn tỉnh vẫn tăng nhanh đáng ghi nhận,trong vòng gần 10 năm năng suất tăng gần 13 tạ/ha, điều này khẳng định thựctrạng sản xuất lúa của tỉnh ngày càng được chú trọng đầu tư Tuy nhiên do điềukiện thời tiết, quá trình đô thị hóa nông thôn, vẫn đang ảnh hưởng tới hoạt độngsản xuất nông nghiệp nông dân sử dụng phân bón thuốc trừ sâu một cách khônghợp lí và quá nhiều, chế độ nước vẫn chưa được chủ động vì vậy mà dẫn đếnnhiều vùng bị nhiễm mặn, mất dần diện tích canh tác ảnh hưởng tới môi trường

tự nhiên thúc đẩy mạnh quá trình nóng lên của trái đất đe dọa tới môi trườngsinh thái

2.4.2 Khái quát tình hình hạn hán ở Thừa Thiên Huế [17]

Bảng 2.7 Tổng hợp diện tích bị hạn (ha) trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế

Là một tỉnh nằm trong khu vực Bắc Trung Bộ, nằm ở phía đông TrườngSơn, chịu sự tác động của gió tây khô nóng nên năm nào Thừa Thiên Huế cũng

có diện tích đất nông nghiệp bị hạn, tập trung vào 2 thời kỳ trọng điểm của vụđông xuân ( tháng 3,4 ) và vụ hè thu ( tháng 7,8) Diện tích bị hạn trung bìnhhằng năm trên địa bàn toàn tỉnh là 6,746 ha, chiểm khoảng 13% diện tích gieocấy hằng năm, trong đó bị hạn nặng nhất là huyện Phú Vang, tiếp đó là thị xãHương Trà, Hương Thủy, rồi đến thành phố Huế, các huyện Phú Lộc, QuảngĐiền, Phong Điền Hai huyện miền núi Nam Đông, A Lưới ít bị hạn nhất ( xem

ở bảng 2.7 ) Những năm gần đây diện tích hạn có xu thế giảm dần

Diễn biến tình trạng khô hạn ở Thừa Thiên Huế dựa vào chỉ số khô hạntrung bình tháng và năm

Bảng 2.8 Chỉ số khô hạn trung bình theo tháng và năm

Bảng 2.9 Chỉ số khô hạn trung bình mùa khô trong các thập niên từ

1971-2010 ở Thừa Thiên Huế

Trong các thập niên trên, tình trạng hạn hán xảy ra nặng nhất vào nhữngnăm từ 1981 – 1990 với chỉ số là 4,1 và có chiều hướng giảm trong 20 năm sau

đó Nhưng trong những năm lại đây, từ 2010 – 2015, tình trạng hạn hán lại xảy

ra nhiều hơn, hiện chưa có thống kê cụ thể

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Vật liệu

Sử dụng tập đoàn 59 giống lúa nhập nội có nguồn gốc từ viện lúa IRRI vàgiống 60 là CH270 do viện ncaay lương thực và cây thực phẩm Việt Nam laitạo