đề tài thạc sỹ Lúa lai F1

Một đặc điểm đặc biệt là vùng sản xuất ở huyện Tân Yên là sử dụng phương pháp mạ khay ném do đó đã đạt năng suất cao gần bằng năng suất hạt lai tại Trung Quốc đạt từ 2,7 đến 3,5 tấnha. Xuất phát từ những nghiên cứu và thử nghiệm trên chúng tôi thấy đây là vùng sản xuất thuận lợi, an toàn của sản xuất hạt giống lúa lai hai dòng tại huyện Tân Yên, Bắc Giang. Từ những thực tiễn cấp bách cần quy hoạch, xây dựng vùng sản xuất cũng như nghiên cứu và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác để có những thông số kỹ thuật hoàn thiện khi tổ chức sản xuất hạt lai F1 ở quy mô lớn. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 cho giống lúa lai BGN18 và Việt Lai 50 tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang”.

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -š&› -

Người hướng dẫn khoa học:

TS ĐẶNG QUÝ NHÂN

Thái Nguyên 6 -2012

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết

Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây trồng cung cấp nguồn

lương thực quan trọng nhất của loài người, với 40% dân số thế giới sử dụnglúa gạo làm thức ăn chính và có ảnh hưởng đến đời sống của ít nhất 65% dân sốthế giới Theo dự báo của FAO (Food and Agricuture Organization), thế giớiđang nguy cơ thiếu hụt lương thực do dân số tăng nhanh (khoảng hơn chín

tỷ người năm 2050), sức mua lương thực, thực phẩm tại nhiều nước tăng,biến đổi khí hậu toàn cầu gây hiểm họa khô hạn, bão lụt, quá trình đô thị hoálàm giảm đất lúa, nhiều nước phải dành đất, nước để trồng cây nhiên liệusinh học vì sự khan hiếm nguồn nhiên liệu rất cần thiết cho nhu cầu đời sống

và công nghiệp phát triển Chính vì vậy, an ninh lương thực là vấn đề cấpthiết hàng đầu của thế giới ở hiện tại và trong tương lai

Lúa ưu thế lai hay gọi tắt là lúa lai là một khám phá lớn để nâng caonăng suất, sản lượng và hiệu quả canh tác lúa Nhiều nước đang tập trungnghiên cứu về vấn đề này Lúa lai đã được nghiên cứu và phát triển rấtthành công ở Trung Quốc và diện tích gieo trồng lúa lai của nước này đã lênđến 18 triệu ha, chiếm khoảng 50,0 % diện tích trồng lúa của Trung Quốc.Lúa lai cũng đã và đang được mở rộng ở các nước trồng lúa châu Á khácnhư Việt Nam, Ấn Độ, Myanmar, Philippines, Bangladesh [45], trong đódiện tích lúa lai của Việt Nam khoảng 720 nghìn ha Việc sử dụng lúa lai đãgóp phần nâng cao năng suất và sản lượng lúa, đảm bảo an toàn lương thực,tăng thu nhập và tạo thêm việc làm cho nông dân thông qua việc sản xuất lúalai

Ở Việt Nam lúa là cây trồng chính, cung cấp lương thực và là ngànhsản xuất truyền thống trong nông nghiệp Mục tiêu sản xuất lúa của ViệtNam đến năm 2015 là duy trì diện tích trồng lúa ở mức 7.030 ngàn ha và sảnlượng dự tính đạt 39.869.000 tấn [2]

Hiện nay, Việt Nam đang cần nhu cầu sản lượng hạt lai F1 hàng năm

là 17.482 tấn hạt lai F1 để phục vụ gieo cấy cho toàn bộ diện tích là 650ngàn ha diện tích lúa lai ở miền Bắc (số liệu báo cáo của Cục trồng trọt năm

2012, tại Hội thảo Quốc tế : Chiến lược nghiên cứu phát triển lúa lai ứng phóvới biến đổi khí hậu toàn cầu) Trong đó Việt Nam đang tự túc sản xuấtđược 21,33% sản lượng hạt lai F1 trên, do đó Việt Nam hàng năm cần nhập13.753 tấn/năm từ nước ngoài

Việt Nam đã xây dựng được vùng sản xuất hạt lai tại Quảng Namnhưng tính ổn định và tỷ lệ rủ ro trong sản xuất hạt lúa lai hai dòng là rấtcao Do đó các nhà sản xuất đang định hướng tìm vùng sản xuất mới antoàn

Các vùng sản xuất ngoài phía Bắc như Thanh Hóa, Hải Phòng, LàoCai tổ chức sản xuất trong vụ mùa thường hay bị mưa nhất là Thanh Hóathường hay bị mưa giai đoạn tung phấn và có hiện tượng bị ngập khi bão về

Qua khảo sát điều kiện tự nhiên Viện Nghiên cứu lúa thấy vùng đấtphía tây của huyện Tân Yên, có điều kiện tốt để sản xuất hạt giống lúa laihai dòng, vì vậy tổ chức sản xuất hạt lai F1 tại vùng này có độ an toàn rấtcao và có thể mở rộng quy mô thành vùng sản xuất giống tập trung lớn Kếtquả nghiên cứu 2 năm ở Phú Bình giáp Tân Yên và nhiều năm nghiên cứusản xuất hạt lai F1 ở huyện Tân Yên đều cho thấy một đặc điểm: Khi nở hoatung phấn gặp thời tiết thuận lợi, điều tiết trùng khớp bố mẹ dễ dàng hơn sovới các vùng khác, điều kiện nước tới theo con kênh từ hồ Ba bể chảy dọc

Một đặc điểm đặc biệt là vùng sản xuất ở huyện Tân Yên là sử dụngphương pháp mạ khay ném do đó đã đạt năng suất cao gần bằng năng suấthạt lai tại Trung Quốc đạt từ 2,7 đến 3,5 tấn/ha

Xuất phát từ những nghiên cứu và thử nghiệm trên chúng tôi thấy đây

là vùng sản xuất thuận lợi, an toàn của sản xuất hạt giống lúa lai hai dòng tạihuyện Tân Yên, Bắc Giang

Từ những thực tiễn cấp bách cần quy hoạch, xây dựng vùng sản xuất cũngnhư nghiên cứu và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác để có những thông

số kỹ thuật hoàn thiện khi tổ chức sản xuất hạt lai F1 ở quy mô lớn Xuấtphát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài:

“Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật sản xuất hạt lai F1 cho giống lúa lai BGN18 và Việt Lai 50 tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang”.

1.2 Mục tiêu của đề tài

Xác định thời vụ thích hợp và phương pháp cấy dòng bố, dòng mẹ chocác giống lúa lai hai dòng, ba dòng mới chọn tạo trong điều kiện sinh tháihuyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang nhằm nâng cao năng suất hạt lai và tănghiệu quả kinh tế cho công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai F1

1.3 Yêu cầu của đề tài:

Xây dựng được các thông số kỹ thuật về thời vụ, kỹ thuật bố trí dòng

bố mẹ cho sản xuất hạt lai F1 của hệ lúa ba dòng và hai dòng

Xác định được các biện pháp kỹ thuật gieo cấy dòng bố mẹ để nângcao được năng suất hạt lai F1 lên cao

Xác định được thời vụ gieo trước khi sản xuất hệ hai và ba dòng.1.4 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

1.4.1 Ý nghĩa khoa học

- Đối với học tập:

Giúp các học viên củng cố kiến thức, có điều kiện tiếp cận với phươngpháp nghiên cứu khoa học và áp dụng được những kiến thức lý thuyết đãhọc vào trong thực tiễn sản xuất

- Đối với nghiên cứu khoa học:

Kết quả nghiên cứu của đề tài là cơ sở cho việc bố trí khung thời vụ chothích hợp và điều chỉnh tỷ lệ hàng bố mẹ trong sản suất hạt F1 hai dòng, badòng tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang

Đóng góp một phần cơ sở lý luận để hoàn thiện quy trình sản xuất hạt lúa laiF1 hai dòng, ba dòng tại huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài thành công sẽ góp phần mở rộng diện tích tăng năng suất hạt lai F1,đồng thời giúp các cơ sở nghiên cứu lúa lai F1 hai dòng, ba dòng huyện TânYên, tỉnh Bắc Giang Hoàn thiện quy trình nghiên cứu sản suất hạt lúa lai F1phục vụ chương trình sản suất hạt lúa lai F1 giai đoạn 2010-2015, tạo cơ sởcho khoa học cho việc chuyển dich cơ cấu cây trồng trên địa bàn huyện

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 Khái niệm lúa lai

Lúa lai (Hybrid rice ) là danh từ gọi tắt của lúa ưu thế lai Lúa ưu thếlai là các giống lúa ứng dụng hiệu ứng ưu thế lai đời F1 Lúa lai khác lúathường ở chỗ hạt giống lúa lai chỉ sử dụng một lần khi hiệu ứng ưu thế laithể hiện mạnh nhất

1.1 Lúa lai 3 dòng

1.1.1 Khái niệm

Lúa lai hệ ba dòng sử dụng ba dòng vật liệu có bản chất di truyềnkhác biệt nhau làm bố mẹ để tạo ra con lai; dòng bất dục đực tế bào chất(Cytoplasmic Male Sterile – CMS) gọi là dòng A dùng làm mẹ để lai; dòngduy trì bất dục (Maintainer) dòng B dùng làm dòng bố để giữ cho dòng Abảo toàn được tính bất dục; dòng phục hồi tính hữu dục (Restorer) gọi tắt làdòng phục hồi – dòng R dùng làm bố để sản xuất hạt lai F1

* Dòng A (dòng mẹ bất dục đực): Đây là dòng có bao phấn khôngbình thường, không có hạt phấn, hoặc hạt phấn bất dục, không tạo hạt quả tựthụ nhưng nhụy bình thường nên có khả năng tạo hạt khi thụ tinh bằng hạtphấn của cây bình thường khác

* Dòng duy trì bất dục đực B: Đây là dòng cho phấn cho CMS lineđến thế hệ con lai vẫn giữ được tính bất dục của CMS line

* Dòng bố phục hồi tính bất dục R: Giống cho phấn CMS line để tạo

ra F1 mà F1 là giống hữu thụ có thể tạo hạt nhờ tự thụ

1.1.2 Những thành công và hạn chế của lúa lai 3 dòng

a) Những thành công của phương pháp “ba dòng”

Thành công cơ bản của phương pháp ba dòng là đã khai thác và sửdụng có hiệu quả tính bất dục đực di truyền tế bào chất ở lúa Bằng lai lạiliên tục đã cải tiến nhanh chóng các dạng lúa dại, lúa nửa dại thành lúa

trồng Sử dụng tính đa dạng di truyền trong các tổ hợp lai nên đã tạo ra nhiều

tổ hợp có năng suất siêu cao trên 100kg hạt/ha/ngày như tổ hợp 10120ª/H0i73-28 đạt năng suất 15,65 tấn/ha/vụ ở tỉnh Kiên Giang và phẩm chất khá tốt.Lúa lai có khả năng thích ứng rộng và chịu thâm canh, chống chịu sâu bệnhkhá, đặc biệt có thời gian sinh trưởng ngắn rất phù hợp với điều kiện tăng vụtrong cơ cấu gieo trồng Cho đến nay lúa lai ba dòng đã được sử dụng rộngrãi ở nhiều nước trên thế giới

b) Hạn chế của phương pháp “ba dòng”

Những tính trạng kinh tế do các gen lặn điều khiển cho nên ở con laiF1 không thể khai thác được tiềm năng này

Việc tạo dòng CMS mới gặp nhiều khó khăn vì chỉ có khoảng 0,1%các giống lúa thường có khả năng duy trì tốt đối với kiểu bất dục WA Cácdòng CMS tạo ra từ các nguồn tế bào chất khác kiểu WA thường không ổnđịnh nên khó sử dụng

Số lượng các dòng CMS tìm ra khá nhiều nhưng số dòng được sửdụng còn ít, có tới 95% số dòng CMS đang dùng thuộc kiểu WA Hiệntượng tương đồng tế bào chất như vậy sẽ dẫn đến nguy cơ bị hại nghiêmtrọng nếu như xuất hiện một loại bệnh có liên kết với gen gây bất dục đực

Phổ phục hồi của những dòng CMS kiểu WA hẹp Có rất ít dòng bốlai thử có khả năng phục hồi tốt đối với những dòng CMS kiểu WA Do vậykhả năng tìm thấy các dòng phục hồi tốt cho lúa lai ba dòng cũng bị giớihạn

Các tổ hợp lai ba dòng trong loài phụ Japonica còn ít, năng suất trêndiện rộng chỉ cao hơn giống thuần Japonica 5 -10% nên không hấp dẫn Mặtkhác kiểu bất dục “BT” là chủ yếu của loài phụ Japonica lại khôn ổn địnhbằng kiểu “WA” của loài phụ Indica, do đó hạt lai không thuần làm hạn chếnăng suất của F1 ở các tổ hợp này

Quy trình duy trì dòng CMS và sản xuất hạt lai F1 rất khắt khe, cồngkềnh và tốn kém, phải trải qua hai lần lai mới có được hạt lai F1 mà mỗi lầnlai đều có thể gặp điều kiện thời tiết bất thuận gây tốn kém lao động, vật tư

mà năng suất lại thấp làm cho giá thành hạt giống cao và kế hoạch sản xuấtluôn bị thay đổi.

1.2 Hệ thống lúa lai 2 dòng

1.2.1 Khái niệm

Các nhà khoa học đã sử dụng đường hướng mới để thay thế hệ CMS

và nâng cao năng suất lúa lai bằng cách chọn tạo giống lúa lai 2 dòng.Phương pháp dựa trên hai loại mới của công cụ di truyền Photosensitive(PGMS) và Themosensitive genic male sterile (TGMS) và đã thành công Sựbất dục đực chủ yếu điều khiển bởi một hoặc hai gen lặn trong nhân không

có liên quan tới tế bào chất

Các dòng PGMS trong điều kiện ngày dài hơn và các dòng TGMStrong điều kiện nhiệt độ cao hơn cho bất dục hoàn toàn do vậy có thể sửdụng cho sản xuất hạt lai Điều kiện ngày ngắn hoặc điều kiện ôn hòa chúng

có sự hữu thụ bình thường và có thể nhân giống bằng tự thụ

Dr Yuan đề nghị một chiến lược mới cho chọn tạo giống lúa laikhông bao gồm dòng B (dòng duy trì) gọi là lúa lai hai dòng (A và R) Bất

cứ dòng hữu thụ nào có thể sử dụng như dòng bố để tạo nên giống laiEnivronment sensitive genic sterile (EGMS) line được chia làm hai nhóm:Photothermosensitive genic male sterile (PGMS) và Themosensitive genicmale sterile (TGMS) phụ thuộc vào điều kiện môi trường bên ngoài mà sựhữu thụ xảy ra

1.2.2 Ưu diểm và hạn chế của lúa lai 2 dòng

a) Ưu điểm của lúa lai 2 dòng

Theo Nguyễn Văn Hoan (2000), việc ứng dụng các dòng EGMS để pháttriển lúa lai so với ứng dụng dòng CMS kinh điển có các ưu thế hơn hẳn sau:

- Quá trình phát triển hạt lai được đơn giản hoá, không phải tổ chức

một lần lai để duy trì dòng bất dục như hệ “ba dòng” vì không cần dòng B

- Do tính bất dục đực được kiểm soát bởi gen lặn nên hầu hết các giống

lúa thuờng đều phục hồi phấn được cho các dòng EGMS Vì vậy việc chọn

dòng phục hồi sẽ dễ dàng hơn, phổ cập hơn, có thể mở rộng ra ngoài phạm

vi của một loài phụ và khả năng tạo ra các tổ hợp năng suất cao hơn đượctăng lên đáng kể

- Kiểu gen của EGMS dễ dàng được chuyển sang giống khác, để tạo ra

các dòng bất dục mới với nguồn di truyền khác nhau, tránh nguy cơ đồng tếbào chất và thu hẹp phổ di truyền

- Tính bất dục của dòng EGMS không liên quan đến tế bào chất vì thế

các ảnh huởng của kiểu bất dục dạng dại “WA” (Wild Abortion) đã đượckhắc phục, khả năng kết hợp giữa năng suất cao và chất lượng tốt được mởrộng và hiện thực hơn

b) Hạn chế của lúa lai 2 dòng

Sản xuất hạt lai vẫn phải tiến hành hàng vụ và phải đảm bảo cách lynghiêm ngặt như sản xuất hạt lai ba dòng Quá trình sản xuất tiêu tốn nhiềulao động thủ công nặng nhọc và thường xuyên chịu rủi ro vì điều kiện thờitiết thay đổi ngoài dự định

Độ thuần của hạt lai giảm nếu trong quá trình sản xuất gặp những biếnđổi bất thường của nhiệt độ làm cho dòng mẹ có thể tự thụ dẫn đến lô hạt lai

có lẫn hạt tự thụ, giảm tiềm năng ưu thế lai

Gen kiểm soát các tính trạng qui định về kinh tế chủ yếu là gen lặnnên ít thể hiện ở con lai F1 [20]

Ngoài hai hệ lúa lai nêu trên, các nhà khoa học đang từng bước nghiêncứu để phát triển hệ lúa lai một dòng: lúa lai một dòng thực chất là vấn đềduy trì UTL của một tổ hợp lai nào đó được xác định là có UTL cao về mọitính trạng mong muốn, cở sở để sản xuất hạt lai một dòng là sản xuất hạt lai

thuần (Truebred - Hybrid - Rice) nhờ sử dụng thể vô phối (Apomixis) Đây

sẽ là một thành tựu mới có ý nghĩa lớn lao trong công nghệ sản xuất lúa laitrong tương lai

2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo trên thế giới và Việt Nam

2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới

Cây lúa có nguồn gốc nhiệt đới, dễ trồng, cho năng suất cao Vùngtrồng lúa tương đối rộng, có thể trồng lúa ở các vùng có vĩ độ cao như HắcLong Giang (Trung Quốc) 53o B, Nhật, Italia, Nga 45oB đến Nam bán cầuNew South Wales (Úc) 35oN Vùng phân bố chủ yếu ở Châu Á từ 30o B đến

10o N [11]

Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia trồng và sản xuấtlúa gạo, trong đó tập trung nhiều ở các nước Châu Á, 85 % sản lượng lúatrên thế giới phụ thuộc vào 8 nước ở Châu Á: Thái Lan, Việt Nam, TrungQuốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Myanmar và Nhật Bản [10]

Theo dự báo của Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA), tổng sản lượng gạo thếgiới năm 2008/2009 sẽ đạt 434,59 triệu tấn, điều chỉnh tăng 310 ngàn tấn sovới dự báo hồi tháng 11/2008 và tăng 3,45 triệu tấn (0,8%) so với sản lượng431,14 triệu tấn của năm 2007/2008 Tổng diện tích thu hoạch dự báo sẽ đạt155,62 triệu ha, tăng nhẹ so với 154,34 triệu ha của năm 2007/2008 với năngsuất bình quân đạt 4,16 tấn thóc/ha so với 3,17 tấn thóc/ha của năm2007/2008 [3]

Trong niên vụ 2008/2009, hầu hết các nhà xuất khẩu gạo lớn trên thếgiới đều dự kiến tăng sản lượng so với niên vụ trước Các nước xuất khẩutầm trung như Argentina, Uruguay và Campuchia cũng dự kiến tăng sảnlượng trong niên vụ này Hầu hết các nhà nhập khẩu gạo lớn trên thế giới có

ý định tăng sản lượng lên mức kỷ lục như Nam sa mạc Sahara, Philippines,Bangladesh, Indonesia và Malaysia Riêng Iran và Iraq có thể giảm mạnhsản lượng do hạn hán

Tổng mức tiêu dùng gạo toàn cầu năm 2008/2009 dự báo đạt 432,33triệu tấn, tăng so với 427,92 triệu tấn của năm 2007/2008 Ấn Độ vàPhilippines sẽ giảm lượng tiêu dùng gạo nội địa

Dự trữ gạo trên thế giới cuối niên vụ 2008/2009 dự báo đạt 80,85 triệutấn, tăng so với 78,59 triệu tấn của cuối niên vụ 2007/2008 Tỷ lệ dự trữ/tiêudùng khoảng 19,5%, tăng 18,4% so với năm 2007/2008, và đạt mức cao nhất

kể từ niên vụ 2003/2004 Ấn Độ và Thái Lan là hai nước tăng chủ yếu lượng

gạo dự trữ của mình [3].

Tình hình cung về lúa gạo thế giới năm 2009 sẽ tăng do nhiều yếu tố.Thứ nhất, nguồn dự trữ lúa gạo tăng lên do chính sách dự trữ ở một số nướcnhư Thái Lan, Trung Quốc, v.v… Thứ hai, nhiều nước tăng đầu tư vào sảnxuất lương thực, nhất là lúa gạo Tổng Giám đốc Vụ thương mại Bộ Thươngmại Thái Lan, Apiradi Tantraporn, dự báo xuất khẩu của Thái Lan trongnăm tới chỉ ở mức khoảng 8,5 - 9,5 triệu tấn, giảm so với mức ước tính xuấtkhẩu 10 triệu tấn gạo đã được đưa ra trước đây

Thương mại gạo toàn cầu năm 2009 dự kiến đạt 29,5 triệu tấn (gạotrắng), giảm 1% so với năm 2008 và giảm 7% so với mức kỷ lục năm 2007.Giá cao và ảnh hưởng từ chính sách hạn chế, cấm xuất khẩu là nguyên nhân

cơ bản làm giảm thương mại gạo toàn cầu giảm từ năm 2007 tới nay [16]

Với tốc độ tăng dân số như hiện nay thì cần phải nâng cao hơn nữanăng suất, sản lượng cũng như chất lượng mới đảm bảo được vấn đề an ninhlương thực của toàn xã hội Theo dự đoán của FAO thì trong vòng 30 nămtới, tổng sản lượng lúa trên toàn thế giới phải tăng được 56% mới đảm bảođược nhu cầu lương thực cho mọi người dân

2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo trong nước

Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, Việt Nam cũng có thể là cái nôi hìnhthành cây lúa nước Đã từ lâu, cây lúa đã trở thành cây lương thực chính ởViệt Nam, đất nước có bề dày về nền văn minh lúa nước Tình hình sản xuấtlúa gạo đã ảnh hưởng không nhỏ tới thu nhập và đời sống của hàng chụctriệu người dân Việt Nam, cũng như ảnh hưởng tới sự ổn định chính trị - xãhội mà còn tạo ra những giá trị văn hóa, tinh thần Xây dựng vùng lúa cóphẩm chất gạo cao phục vụ cho tiêu dùng và xuất khẩu là chiến lược lâu dài

Trong những năm qua thực hiện đường lối đổi mới, Đảng, Nhà nước

và Chính phủ có nhiều chính sách về công tác giống, xây dựng cơ sở hạtầng, nâng cấp các công trình thủy lợi do vậy đã tạo điều kiện thuận lợi chophát triển lúa gạo của các nước

Việt Nam từ chỗ thiếu lương thực, hiện nay đã vươn lên vị trí thứ hai

trên thế giới về xuất khẩu lúa gạo Gạo xuất khẩu của Việt Nam mỗi nămmột tăng cả về số lượng, chất lượng và giá cả Theo số liệu Thống kê củaHải Quan Việt Nam Tính đến hết tháng 6/2010 lượng gạo xuất khẩu nước tađạt 3,46 triệu tấn [52].

2.3 Đặc điểm sinh lý cây lúa

2.3.1 Đặc điểm của hệ rễ lúa lai

Rễ lúa lai phát triển sớm và mạnh Kết quả quan sát cho thấy khi bắtđầu nẩy mầm, rễ mầm và thân mầm cùng xuất hiện, khi lá thứ nhất xuất hiệnthì có 3 rễ mới hình thành, khi lá thứ hai xuất hiện thì 7 rễ hình thành, sau đó

số lượng rễ tăng lên rất nhanh, các rễ có đường kính to hơn dòng bố mẹ, sựphân nhánh nhiều hơn, rễ ăn sâu và toả rộng ra xung quanh, tạo ra một lớp

rễ đan dày ở tầng sát mặt đất Lông hút của rễ lúa lai nhiều và dài (0,1-0,25mm) hơn hẳn lúa thường (0,01-0,013 mm) Vì số lượng nhiều nên diện tiếpxúc lớn, làm cho khả năng hấp thu tăng cao gấp 2-3 lần lúa thường Khi gặpđiều kiện thiếu nước rễ lúa lai ăn sâu hơn lúa thường nên khả năng chịu hạntốt hơn Đường kính rễ lớn giúp cho quá trình vận chuyển nước và dinhdưỡng thuận tiện Rễ lúa lai phát triển mạnh trong suốt quá trình sống củacây, vì vậy lúa lai có khả năng thích nghi tốt với nhiều loại đất, tận dụngđược phân bón trong đất, cây lúa khoẻ mạnh suốt quá trình sống, ít bị đổ,sau khi thu hoạch, gốc rạ có khả năng tái sinh mạnh do bộ rễ lâu già hoặc cókhả năng hình thành rễ mới liên tục Chính vì bộ rễ khoẻ nên lúa lai có khảnăng thích ứng rộng, sử dụng tiết kiệm phân bón, cây cứng, ít đổ

Rễ lúa lai có khả năng thích ứng cao, tận dụng được phân bón trongđất, chống đổ tốt vì vậy trong các biện pháp kỹ thuật cần tập trung bónlượng kali và lân cao để phát huy tiềm năng hút dinh dưỡng của bộ rễ lúa lai

2.3.2 Đặc điểm đẻ nhánh của lúa lai

Đẻ nhánh là một đặc tính sinh học của cây lúa, liên quan chặt chẽ đếnquá trình hình thành số bông và năng suất cây lúa

Quá trình đẻ nhánh của lúa lai tuân theo qui luật đẻ nhánh chung củacây lúa là khi quan sát thấy lá thứ 4 xuất hiện thì đồng thời nhánh đầu tiên

vươn ra từ bẹ lá thứ nhất Các nhánh sau tiếp tục xuất hiện đúng theo quiluật là khi lá thứ 5 xuất hiện thì nhánh con thứ hai xuất hiện, lá thứ 6 xuấthiện thì nhánh con thứ ba xuất hiện đồng thời với nhánh cháu thứ nhất Khi

có 7 lá thì nhánh mẹ đẻ nhánh con thứ 4, nhánh con 1 đẻ nhánh cháu 2,nhánh con 2 đẻ nhánh cháu 1, lúc đó khóm lúa đã có 8 nhánh (nếu cấy 1dảnh), nếu cấy 2 dảnh khởi đầu thì khóm lúa đạt được 15-16 dảnh Khi đó cóthể tiến hành kìm hãm đẻ nhánh để tập trung dinh dưỡng nuôi các nhánh đẻsớm Từ kết quả phân tích này cho thấy lúa lai không cần cấy dầy, cấy nhiềudảnh như lúa thường So với lúa thường, lúa lai có khả năng đẻ nhánh đềuhơn ở thời kỳ đầu nhờ quá trình cung cấp dinh dưỡng tốt của bộ rễ Cácnhánh đẻ sớm thường to mập, có số lá nhiều hơn các nhánh đẻ sau, nên bônglúa to đều nhau xấp xỉ như bông chính Lúa lai có tỷ lệ nhánh thành bôngcao hơn hẳn lúa thường Kết quả nghiên cứu của Trung Quốc cho thấy tỷ lệthành bông của lúa lai đạt khoảng 80-90% trong khi lúa thường chỉ đạtkhoảng 60-70% trong cùng điều kiện thí nghiệm

Lúa lai có khả năng hồi xanh nhanh, đẻ nhánh sớm, đẻ nhánh khỏe và

có số bông hữu hiệu cao do đó hệ số sử dụng phân bón rất cao Vì vậy trong

kỹ thuật sản xuất lúa lai thương phẩm cần chăm sóc hợp lí để đảm bảo sốnhánh hữu hiệu, số lá và số bông, tránh bón phân nhiều, bón muộn làm cholúa đẻ nhánh lai rai thường làm tăng tỷ lệ nhánh vô hiệu, ảnh hưởng đến tiêuhao dinh dưỡng cũng như tăng cường sự phá hoại của sâu bệnh

2.3.3 Đặc điểm bộ lá của lúa lai

Lá lúa là cơ quan quan trọng nhất trong suốt đời sống cây lúa Nó làmnhiệm vụ quang hợp, tích luỹ chất khô, hô hấp Độ dày mỏng của lá có liênquan gián tiếp đến hiệu suất quang hợp Bộ lá cứng dày và tương đối hẹp tạođiều kiện cho việc nâng cao mật độ gieo cấy, đồng thời ánh sáng mặt trờivẫn có thể chiếu sâu tới tầng lá gốc, kích thích quá trình đẻ nhánh, hạn chếsâu bệnh làm tăng diện tích quang hợp tạo ra nhiều chất khô [28] Số lá trêncây, trước hết phụ thuộc vào giống và khi tăng thêm một lá thì thời gian trổmuộn hơn 5 ngày [6]

Cây lúa ở mỗi thời kỳ khác nhau thì lá lúa cũng có chức năng khác

nhau Theo T Sunda [26], từ lá thứ 8 trở lên lá đòng tích luỹ dinh dưỡng vậnchuyển tới bông hạt, từ lá thứ 8 trở xuống tích luỹ dinh dưỡng về thân rễ.Sau khi trổ lá đòng giữ vai trò quan trọng nhất Lá đòng và lá giáp nó cungcấp 2/3 chất dinh dưỡng cho bông

Lá của giai đoạn nào thường quyết định sinh trưởng của cây trong thời

kỳ đó 3 lá trên cùng đóng góp 74% tổng lượng vật chất chuyển vào hạt, thờigian hoạt động của các lá này càng dài thì năng suất lúa càng cao [28]

Theo Đào Thế Tuấn (1981), một giống lúa có năng suất cao cần có đủ

2 điều kiện:

+ Phải có diện tích lá cao trước trổ để tạo ra một "nguồn" lớn, vì vậy

lá lúa phải đứng thẳng và nhỏ

+ Có hiệu suất quang hợp sau trỗ cao, có thể tạo ra bông lúa to, tức

là có sức chứa dinh dưỡng lớn

Yosida (1981) cho rằng trong một cây mà phối hợp được các lá trênthẳng, các lá dưới cong dần và dài hơn là bộ lá lý tưởng cho quang hợp củacây lúa Các giống lá dày có hàm lượng diệp lục nhiều hơn làm cho cường

độ quang hợp cao hơn, tích luỹ mạnh hơn, độ bền của lá kéo dài hơn nhữnggiống có lá mỏng

Theo Yuan L.P (1979) và các nhà chọn giống Trung Quốc cho rằng

lá đòng dài, rộng vừa phải, bản lá lòng mo, dầy đứng, xanh đậm là lý tưởngnhất

Do bộ lá lúa lai phát triển mạnh nên hấp dẫn các loại côn trùng, thịt

lá dầy, mô lá xốp nên các loại nấm bệnh dễ dàng xâm nhập, phát triển, cầnnắm vững đặc điểm này trong suốt quá trình canh tác lúa lai để phòng trừ kịpthời các loại sâu bệnh gây hại, từ đó đảm bảo năng suất thực thu cao

2.3.4 Đặc điểm cấu tạo của bông lúa

Lúa lai có nhiều bông trên khóm, bông to, nhiều hạt và tỷ lệ hạt mẩycao Do lúa lai đẻ sớm, đẻ khoẻ, các bông to đều, hạt nhiều và nặng, trênbông có nhiều gié cấp 1 (13-15 gié), trên 1 gié cấp 1 có 3-7 gié cấp 2, mỗi

gié cấp 2 có từ 3-7 hạt, vì vậy khối lượng bông cao hơn lúa thường 1,5-2,5lần, các giống lai hiện nay có khối lượng bông trung bình từ 4-7 gam Đặcbiệt đốt giáp cổ bông có 3-4 gié cấp 1 nên nhìn bông lúa như một chùm hạt.Tổng số hạt trên bông trung bình cao từ 150-250 hạt, tỷ lệ hạt chắc >90%nếu như giai đoạn trỗ gặp điều kiện ngoại cảnh thuận lợi, và lượng dinhdưỡng được cung cấp đầy đủ thì bông lúa càng nặng Khi dinh dưỡng thiếuhoặc không cân đối (thiếu kali chẳng hạn) thì hạt trên bông lúa lai chínkhông đều Nói chung lúa lai chỉ có loại hình bông to hoặc bông trung bình,không có loại bông nhỏ Vì vậy có thể gieo lúa lai với mật độ thấp hơn lúathường, tính toán sao cho trên 1 m2 thu được 5-7 vạn hạt chắc, (320-360

bông/m2), thì năng suất đạt được 12-15 tấn/ha/vụ Hạt lúa lai có vỏ trấu

mỏng, tỷ lệ gạo xay, gạo xát cao Nếu các dòng bố mẹ tham gia lai có kíchthước hạt khác xa nhau thì hạt lai có thể có kích thước không đều, tỷ lệ hạtbạc bụng cao khi xay xát dễ bị gẫy, làm cho tỷ lệ gạo nguyên thấp Do vỏhạt lúa lai mỏng nên khi lúa chín nếu gặp mưa vài ngày liền có thể xảy rahiện tượng mọc mầm trên bông Vì vậy cần tổ chức gặt sớm và phơi cẩnthận để giảm hao hụt khi thu hoạch

Đa số các giống lúa lai có số bông/khóm cao, số hạt/bông nhiều và tỷ

lệ hạt lép thấp Để thỏa mãn các đặc điểm trên của giống nhằm đáp ứng mụctiêu cuối cùng trong sản xuất là năng suất thực thu cao cần phải xác địnhđược mật độ cấy, độ lớn của bông, lượng phân bón… thích hợp

2.4 Đặc điểm, yêu cầu dinh dưỡng chính của cây lúa

2.4.1 Yêu cầu dinh dưỡng đạm của cây lúa

Đạm là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng đến sinh trưởng và năng suấtcây lúa Các giống lúa có thời gian sinh trưởng khác nhau thì khả năng sửdụng phân đạm khác nhau Trong các giống lúa thì lúa lai có khả năng hútđạm mạnh hơn so với lúa thuần ở giai đoạn đầu của quá trình sinh trưởng do

ưu thế lai về bộ rễ và khả năng hút đạm [44] Theo tính toán của các nhàkhoa học Trung Quốc vào thời kỳ đẻ rộ đến bắt đầu phân hoá đòng lúa laihấp thu 3.520 gam N/ha/ngày, chiếm 34,68% tổng lượng đạm hấp thu trongsuốt quá trình sinh trưởng Giai đoạn từ bắt đầu đẻ nhánh đến đẻ rộ hấp thu

2.737 gam N/ha/ngày, chiếm 26,82% Như vậy quá trình hấp thu đạm củalúa lai rất tập trung, nên kỹ thuật bón phân cho lúa lai cần cải tiến so với lúathường, cụ thể là: tập trung mạnh ở thời kỳ đầu, phải bón lót nhiều và bónthúc sớm hơn hẳn so với lúa thường (sau cấy 7-10 ngày phải bón xong lầnthứ nhất) Vào giai đoạn cuối của quá trình sinh trưởng sức hấp thu đạm củalúa lai giảm hơn giai đoạn đầu, nên không cần cung cấp thêm nhiều đạm,cây lúa có thể sử dụng lượng đạm dự trữ, khi trỗ xong có thể bón bổ sung ít

để nuôi hạt, giúp cho bộ lá lâu tàn, hạt sẽ mẩy, chất lượng gạo tốt hơn [7].Ngoài ra, hiệu suất sử dụng đạm đối với quang hợp cũng như năng suất chấtkhô và năng suất hạt của lúa lai cao hơn hẳn so với lúa thuần [40]

Theo Lock và Yohida, (1973) khi nghiên cứu ảnh hưởng của phân bóntới năng suất và chất lượng hạt lúa đã kết luận Năng suất của các giống lúa

tăng dần theo lượng đạm bón, nếu bón 100 - 150 kg N/ha có thể tăng năng

suất từ 10,34 lên 38,92 tạ/ha

Viện Nông hóa - Thổ nhưỡng đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của

đất, mùa vụ và liều lượng phân đạm bón đến tỷ lệ đạm cây hút Không phải

do bón nhiều đạm thì tỷ lệ đạm của cây lúa sử dụng nhiều Ở mức đạm 80kgN/ha, tỷ lệ sử dụng đạm là 46,6%, so với mức đạm này có sử dụng phânchuồng tỷ lệ đạm hút được là 47,4% Nếu tiếp tục tăng liều lượng đạm đến160N và 240N có phân chuồng thì tỷ lệ sử dụng đạm của cây lúa cũng giảmxuống Trên đất bạc màu so với đất phù sa sông Hồng thì hiệu suất sử dụngđạm của cây lúa thấp hơn Khi bón liều lượng đạm từ 40N-120N thì hiệusuất sử dụng phân giảm xuống, tuy lượng đạm tuyệt đối do lúa sử dụng vẫntăng lên [23]

Đạm có vai trò rất quan trọng đối với cây lúa Khi bón thiếu hay thừađạm đều ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển, năng suất và các yếu tố cấuthành năng suất, khả năng chống chịu với điều kiện ngoại cảnh bất thuận Vìvậy cần bón phân đạm cân đối cho mỗi giống lúa, hợp lý cho từng thời kỳcủa lúa trong những điều kiện cụ thể (chất đất, điều kiện khí hậu, kỹ thuậtthâm canh, vốn đầu tư…) để mỗi giống lúa đó đặc biệt là lúa lai thể hiệnđược hết tiềm năng năng suất của giống

2.4.2 Yêu cầu dinh dưỡng lân của cây lúa

Lân có liên quan chặt chẽ đến sức sống của cây Nếu không có lânkhông có hoạt động sống Tác dụng chủ yếu của lân được thể hiện trên một

- Thúc đẩy việc ra hoa, hình thành quả, tăng nhanh quá trình trỗ, chín

của lúa và ảnh hưởng tích cực đến chất lượng hạt

- Tăng khả năng chống chịu với các điều kiện bất thuận và sâu bệnh

hại

- Thúc đẩy phân chia tế bào, tạo thành các hợp chất béo và protein.

- Ngoài ra, lân còn có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành diệp

lục, protit và sự vận chuyển tinh bột

Lân rất cần thiết với đời sống của cây Thiếu lân làm giảm tốc độ hấpthụ oxy, làm biến đổi hoạt tính của các ezim tham gia vào trao đổi hô hấp.Trong điều kiện thiếu lân, gia tăng quá trình phân giải các hợp chất hữu cơchứa photphat, các polysacarit, các quá trình tổng hợp protein và cácnucleotit tự do bị ức chế Thiếu lân lá có màu xanh đậm và nhỏ, cây thấp, đẻnhánh kém, trổ bông chậm và chín chậm Bón đầy đủ lân cây ra rễ mạnh, đẻnhánh khỏe, xúc tiến các hoạt động sinh lý làm cho hạt chắc có màu vàngsáng Lân dùng để bón lót cho lúa là chủ yếu và được đất giữ lại không bịrửa trôi

Vũ Hữu Yêm (1995) cho rằng: cây non rất mẫn cảm với việc thiếulân Thiếu lân trong thời kỳ cây còn non cho hiệu quả rất xấu, sau này dùbón nhiều lân cây cũng trỗ bông không đều Do vậy cần bón đủ lân ngay từgiai đoạn đầu và bón lót phân lân rất có hiệu quả [37]

Theo Hà Công Vượng (1992), trong điều kiện thâm canh trung bình

(10 tấn phân chuồng + 90 - 120 N + 60 K2O)/ha, để nâng cao hiệu quả phânlân cho lúa ngắn ngày thì nên bón lân với lượng bón 80 – 90 kg P2O5/ha vàchủ yếu bón lót [17].

Theo nhiều tác giả lượng phân lân bón cho cây lúa thay đổi theo thờitiết, mùa vụ và từng loại đất Trên đa số các loại đất chân lúa cao sản thườngbón lượng lân 60 kg P2O5/ha, riêng đối với đất xám bạc màu có thể bón 80 -

90 kg P2O5/ha [17]

Lân là nguyên tố có trong thành phần cấu tạo nên tế bào, mặt khác nócòn cung cấp năng lượng cho các hoạt động của các enzim tạo thành cácphân tử cao năng (ATP) trong quá trình trao đổi chất của cây, đối với loạicây trồng sinh trưởng nhanh mạnh như lúa lai cần cung cấp lân đầy đủ giúpcho cây sinh trưởng phát triển cân đối, tất yếu sẽ cho năng suất cao

2.4.3 Yêu cầu dinh dưỡng kali của cây lúa

Kali là một trong ba nguyên tố quan trọng đối với cây trồng Tuykhông tham gia vào thành phần cấu tạo tế bào nhưng kali tham gia vào cácphản ứng trao đổi chất của cây thông qua tác dụng hoạt hóa các enzim xúctiến phản ứng quan trọng trong cây Tác dụng của kali thể hiện ở một số mặtsau:

- Điều tiết khả năng chịu hạn, chịu rét của cây Kali cần cho quá trình

hút và vận chuyển nước của cây

- Tăng tích lũy tinh bột, tích lũy monosacarit, xenlulo, hemixenlulo và

các chất pectin trong vách tế bào vì vậy tính chống đổ lốp của cây tăng lên

- Xúc tiến sự hấp thu ion amon NH+

4 của cây

- Kali giữ vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và tích lũy các sản

phẩm quang hợp, đặc biệt là gluxit từ thân lá về bông hạt

- Ngoài ra kali còn có tác dụng kéo dài tuổi thọ lá ở giai đoạn sau trỗ,

từ đó ảnh hưởng đến quang hợp

Cây thiếu kali, hàm lượng nước trong cây giảm, tế bào già nhanh, ápsuất thẩm thấu, tính thấm nước và độ dính của nguyên sinh chất giảm Thiếu

kali quá trình hô hấp tăng mạnh, đường khử được tích lũy nhiều, quá trìnhtổng hợp tinh bột bị cản trở Trong điều kiện thời tiết khí hậu không thuậnlợi như nhiệt độ thấp, thiếu ánh sáng thì kali xúc tiến quá trình quang hợp vàcác quá trình sinh lý khác.

Bón kali không đầy đủ không những làm cho quá trình trao đổicacbon bị thay đổi mà quá trình trao đổi đạm cũng bị rối loạn, lượng đạmamon (NH+

4) tăng lên rõ rệt Từ giai đoạn đẻ nhánh đến khi lúa trỗ cường độhút kali của lúa lai như lúa thuần Tuy nhiên sau trỗ lúa thuần hút rất ít kali,trong khi đó lúa lai vẫn duy trì sức hút kali mạnh, mỗi ngày hút 0,67 g/ha(chiếm 8,7% tổng lượng hút) Như vậy trong suốt quá trình sinh trưởngcường độ hút kali của lúa lai luôn cao Đây là điểm rất đặc trưng về sức hútcác chất dinh dưỡng của lúa lai Từ các đặc điểm nêu trên có thể thấy rằng,

để lúa lai có năng suất cao cần coi trọng thời kỳ bón, liều lượng và tỷ lệ loạiphân cần bón [14] Sự có mặt của kali thời kỳ sau trỗ ở lúa lai là một ưu thếthúc đẩy quá trình vào mẩy của hạt giúp nâng cao năng suất Trên cơ sở kếtquả nghiên cứu này mà trong quá trình bón phân, người ta luôn coi trọng yếu

tố kali đối với lúa lai

Lượng kali cây hút để tạo ra 1 tấn thóc ở các vùng khác nhau trongphạm vi dao động Để tạo ra 1 tấn thóc trung bình cây lúa hút 31,6 kg K2O,trong đó tích lũy chủ yếu trong rơm rạ (28,4 kg ) [13]

Thiếu kali, lá lúa bị xém nâu, cây phát triển chậm và còi cọc, thân yếu

và dễ bị đổ, hạt teo quắt Thiếu kali làm cây lúa dễ bị nấm bệnh, vi khuẩn …Theo Nguyễn Vi, với các giống lúa hiện nay, tỷ lệ hạt chắc tăng từ 30-57%

do bón kali và trọng lượng hạt cũng tăng từ 12-30% [36]

Không bón kali làm giảm tích luỹ kali và đạm trong sản phẩm thuhoạch, đạm tích luỹ nhiều trong rơm rạ không được vận chuyển về hạt lànguyên nhân làm giảm năng suất và chất lượng gạo [13]

CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu

Lai 3 dòng

Dòng bố

Viện Nghiêncứu lúa-HUA ở ĐÂU HẢ ANHDòng mẹ

Lai 2 dòng

Dòng bố

Viện Nghiêncứu lúa-HUA

Dòng bố được chọntạo tại Việt Nam

Dòng mẹ

cứu lúa-HUA

Dòng mẹ được chọntạo tại Việt Nam

Sản xuất hạt lai F1 giống lúa lai hai dòng Việt Lai 50

Sản xuất hạt lai F1 giống lúa lai ba dòng BGN18

3.2 Nội dung nghiên cứu

Thí nghiệm 1: Nghiên cứu thời vụ sản xuất giống lúa lai hai dòng ViệtLai 50 trong vụ mùa 2012

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu kỹ thuật sản suất hạt lai F1 bằng phươngpháp cấy một hàng bố và cấy hàng mẹ ỏ mật độ khác nhau vụ mùa 2012 của

tổ hợp lai hai dòng VL50

Thí nghiệm 3: Nghiên cứu thời vụ sản xuất giống lúa lai ba dòngBGN18 vụ xuân 2013