đánh giá đa dạng di truyền và khả năng chịu hạn của các mẫu giống đậu tương trong vụ xuân 2015

Trong mấy năm gần đây, cây đậu tương đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quan tâm mở rộng và phát triển với những Đề tài, Dự án chọn giống đậu tương mới..., đã có những chính

MỤC LỤC

1.1 Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm thực vật học và yêu cầu sinh thái của

1.3 Sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam những năm gần đây 13

1.3.1 Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới 13

1.4 Tình hình hạn hán và ảnh hưởng hạn đếnsinh trưởng, phát triển cây đậu tương 17

1.4.1 Tình hình hạn hán trên thế giới và Việt Nam 17

1.4.2 Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng và phát triển cây đậu tương 20

1.5 Nghiên cứu về khả năng chống chịu hạn cây đậu tương 23

1.6 Nghiên cứu về chọn giống đậu tương chống chịu hạn Việt Nam những

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29

2.3.2 Quy trình kĩ thuật áp dụng trong thí nghiệm 31

3.1 Kết quả nghiên cứu đặc điểm hình thái và khả năng sinh trưởng phát triển của các mẫu giống đậu tương trong vụ Xuân 2015 36

3.1.1 Đặc điểm hình thái các mẫu giống đậu tương nghiên cứu 36

3.1.2 Thời gian sinh trưởng của các mẫu giống đậu tương thí nghiệm 40

3.1.3 Chiều cao cây, số cành cấp 1 và số đốt trên thân chính của các

3.1.4 Khả năng phân bố của rễcủa các mẫu giống đậu tương thí nghiệm 48

3.1.5 Khả năng hình thành nốt sần ở rễ của các mẫu giống đậu tương

3.1.6 Khả năng tích lũy chất khô của các mẫu giống đậu tương thí nghiệm 55

3.1.7 Tỷ lệ sâu bệnh hại trên các mẫu giống đậu tương nghiên cứu 60

3.1.8 Các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống đậu tương

3.1.9 Năng suấtcủa các giống đậu tương thí nghiệm 66

3.1.10 Đa dạng di truyền các mẫu giống nghiên cứu dựa trên đặc điểm

3.2 Kết quả nghiên cứu khả năng chịu hạn của các mẫu giống đậu tương 71

3.2.1 Biến động độ ẩm đất qua các thời điểm gây hạn 71

3.2.2 Hàm lượng nước tương đối trong lá đậu tương khi xử lý hạn ở

giai đoạn cây con 72

3.2.3 Chiều dài rễ và thể tích rễ của các công thức trong điều kiện hạn 74

3.2.4 Động thái tăng trưởng chiều cao cây củacác mẫu giống trong điều

3.2.5 Tích lũy chất khô thân, lá và tỷ lệ rễ/thân lá của các mẫu giống

DANH MỤC BẢNG

1.1 Thiệt hại do hạn hán gây ra hàng năm trên thế giới 19 3.1 Đặc điểm hình thái cây của 30 mẫu giống đậu tương nghiên cứu 37 3.2a Thời gian của các giai đoạn sinh trưởng khác nhau (ngày) 41 3.2b Phân nhóm tính trạng về thời gian sinh trưởng và tỷ lệ nảy mầm 44 3.3 Động thái tăng trưởng chiều cao thân chính (cm) 46 3.4a Chiều cao cây và chiều cao đóng quả các mẫu giống đậu tương 47 3.4b Phân nhóm tính trạng về chiều cao cây và chiều cao đóng quả 48 3.5a Kính thước bộ rễ các mẫu giống đậu tương (cm) 49 3.5b Phân nhóm tính trạng về kích thước bộ rễ đậu tương 51 3.6a Số lượng và khối lượng nốt sần của các mẫu giống đậu tương 53 3.6b Phân nhóm tính trạng về số lượng và khối lượng nốt sần 54 3.7a Khối lượng chất khô tích lũy, chỉ số diện tích lá và tỷ lệ rễ/thân lá

3.7b Phân nhóm tính trạng về chất khô tích lũy, chỉ số diện tích lá và tỷ

3.8 Tình hình nhiễm sâu bệnh hại của các giống 61 3.9 Các yếu tố cấu thành năng suất các mẫu giống đậu tương nghiên cứu 65 3.10 Năng suất của các mẫu giống đậu tương nghiên cứu 67 3.11 Kết quả đánh giá của 9 mẫu giống trong vụ thu đông 2014 71

3.13 Hàm lượng nước tương đối trong lá cây đậu tương (%) 73 3.14 Chiều dài rễ (cm) và thể tích rễ của các công thức trong điều kiện

DANH MỤC HÌNH

1.2 Sản xuất đậu tương của Việt Nam giai đoạn 2000 – 2013 17 1.3 Biến động của hàm lượng protein và dầu hàm lượng trong hạt của

của 60 dòng, giống đậu tương và lượng mưa qua các năm 23

3.2 Bảng số liệu tương đồng về đa dạng di truyền 68 3.3 Phân nhóm di truyền 30 mẫu giống đậu tương dựa trên các chỉ thị

3.6 Chiều dài rễ của các công thức trong điều kiện có tưới và không tưới 75

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Đậu tương (Glycine max (L.) Merr.) có nguồn gốc từ Đông Á đang được

xem là cây trồng quan trọng hiện nay, do trong hạt đậu tương chứa một nguồn protein và lipit quan trọng đối với con người và vật nuôi trên khắp thế giới Sản lượng đậu tương hàng năm khoảng 262 triệu tấn (năm 2010), là cây trồng lấy hạt đứng thứ tư trong các loại cây trồng ngũ cốc chính, sau ngô (844 triệu tấn), lúa (672 triệu tấn) và lúa mì (650 triệu tấn) (FAOSTAT) Trong số này, hơn 85% được

sử dụng để sản xuất dầu và phần lớn lượng còn lại được sử dụng chủ yếu cho thức

ăn gia súc, một phần được sử dụng làm thực phẩm cho con người Sản lượng đậu tương hàng năm đã tăng đều trong nhiều thập kỷ gần đây (91 triệu tấn - 1980, 109 triệu tấn - 1990, 161 triệu tấn - 2000, 262 triệu tấn - 2010) (FAOSTAT)

Tuy nhiên việc tăng dân số hiện nay đang gây sức ép rất lớn cho nền nông nghiệp trong bối cảnh diện tích đất sử dụng cho nông nghiệp lại giới hạn Thêm vào đó, biến đổi khí hậu toàn cầu đang ngày càng ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp Sự ấm lên toàn cầu đang dẫn đến những biến đổi về cường

độ, khối lượng của lượng mưa trên toàn thế giới gây nên các trận ngập lụt thường xuyên hơn, nghiêm trọng hơn, cùng với đó thì hạn hán sẽ xảy ra ở nhiều khu vực

khác (Kundzewicz et al., 2007; Bates et al., 2008) Và những ảnh hưởng của hạn

hán đối với đậu tương đã được báo cáo rộng rãi, ví dụ như những thay đổi về hình thái của cây và giảm về sản lượng và chất lượng giống.Những nỗ lực to lớn

đã được đặt vào việc tăng cường khả năng chịu hạn của đậu tương, với một mục tiêu chính là việc tăng cường năng suất dưới điều kiện canh tác hạn hán Chọn giống theo phương pháp truyền thống là một phương thức được áp dụng rộng rãi,

nó sẽ kết hợp được tính trạng mong muốn nhờ chọn lọc từ sự đa dạng nguồn gen đậu tương, kết hợp với lai tạo giống và chọn lọc cá thể theo mục tiêu chọn giống

Do vậy, những ý tưởng về việc tăng cường khả năng chịu hạn của giống dựa trên đánh giá đa dạng di truyền của các nguồn gen kết hợp với đánh giá tính chịu hạn vẫn đang được chú ý cho mục tiêu chọn giống đậu tương chịu hạn

Thêm vào đó, ở đồng bằng sông Hồng đậu tương được trồng chủ yếu vào

vụ đông, đây là thời điểm thuận lợi cho sản xuất đậu tương sau khi trồng hai vụ lúa Song trên thực tế thì vụ đông ở miền Bắc nước ta thời tiết khô hanh việc canh tác đậu tương vụ này gần như không có nước tưới Đối với đậu tương để phát triển nốt sần tốt và cho năng suất cao thì cây cần phải hấp thu đủ lượng nước cần thiết Như vậy làm thế nào để tăng diện tích gieo trồng, tăng năng suất của đậu tương nhằm đáp ứng đủ nhu cầu của tiêu dùng và cho giá trị xuất khẩu vẫn đang là bài toán cần giải quyết hiện nay

Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài

“Đánh giá đa dạng di truyền và khả năng chịu hạn của các mẫu giống đậu tương trong vụ Xuân 2015’’

2 Mục đích, yêu cầu

2.1 Mục đích

- Đánh giá sự đa dạng di truyền dựa trên hình thái của các mẫu giống

- Đánh giá tính chịu hạn của một số mẫu giống phục vụ cho công tác chọn giống đậu tương chịu hạn

2.2 Yêu cầu

- Đánh giá được đặc điểm hình thái của các mẫu giống

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học của từng mẫu giống

- Đánh giá được khả năng chống chịu sâu bệnh trên đồng ruộng

- Đánh giá năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất

- Đánh giá sự sinh trưởng phát triển của các mẫu giống trong điều kiện gây hạn nhân tạo là căn cứ cho việc đánh giá tính chịu hạn ở cây đậu tương sau này

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Nguồn gốc, phân loại, đặc điểm thực vật học và yêu cầu sinh thái của cây đậu tương

1.1.1 Nguồn gốc cây đậu tương

Đậu tương là một trong những loại cây trồng mà đã được sử dụng và trồng trọt từ lâu đời, do vậy nguồn gốc của chúng cũng sớm được xác minh Những bằng chứng về lịch sử, địa lý và khảo cổ học đều cho thấy đậu tương được thuần hóa ở Trung Quốc, được đưa vào trồng trọt và khảo sát có thể trong triều đại Shang (năm 1700-1100 B.C) trước công nguyên hoặc sớm hơn

Từ phía Bắc Trung Quốc đậu tương phát triển sang Triều Tiên, Nhật Bản,

và thâm nhập sang châu Âuvào thế kỉ 17 Ở miền Đông và Nam Trung Quốc, đậu tương truyền lan sang các nước Đông Nam châu Á Ở Việt Nam đậu tương được trồng đã ở một số tỉnh vùng Đông Bắc, miền Bắc nước ta theo ghi chép của Lê Quý Đôn từ thế kỷ 13 trong sách “Vân đài loại ngữ”

1.1.2 Phân loại cây đậu tương

Đậu tương thuộc chi Glycine, họ đậu Leguminosae, họ phụ cánh bướm Papilionoideae và bộ Phaseoleae Đậu tương có tên khoa học là Glycine max (L.)

Merr Tuy có nhiều cách phân loại khác nhau nhưng đến nay hệ thống phân loại căn cứ vào đặc điểm về hình thái, phân bố địa lý và số lượng nhiễm sắc thể được nhiều người sử dụng Hệ thống phân loại này do Hymowit và Newell xây dựng

năm 1981 Trong hệ thống này ngoài chi Glycine còn có thêm chi phụ Soja.Chi

Glycine được chia ra thành 7 loài hoang dại lâu năm, và chi phụ Soja được chia

ra làm 2 loài: loài đậu tương trồng Glycinemax(L.) Merr và loài hoang dại hàng năm G Soja Sieb và Zucc.Glycine max (L.) Merr là loại đậu tương trồng hàng

năm có thân cây thẳng, ít phân nhánh; lá chét xẻ lông chim; chùm hoa có cuống ngắn, thường có màu tím hoặc màu trắng; quả có nhiều lông, thường có 1 – 3 hạt

1.1.3 Đặc điểm thực vật học của cây đậu tương

1.1.3.1 Rễ

Rễ cây đậu tương bao gồm rễ chính và rễ phụ Rễ chính có thể ăn sâu tới

30-50 cm và có thể trên 1m Trên rễ chính mọc ra nhiều rễ phụ, rễ phụ cấp 2, cấp 3 tập trung nhiều ở tầng đất 7- 8cm rộng 30-40cm (Nguyễn Danh Đông,1982) Trên

rễ chính và rễ phụ có nhiều nốt sần Bộ rễ phân bố nông sâu, rộng hẹp, số lượng nốt sần ít hay nhiều phụ thuộc vào giống, đất đai, khí hậu và kỹ thuật canh tác Quá trình phát triển của bộ rễ có thể phân ra hai thời kỳ:

Thời kỳ thứ nhất: kéo dài từ 30-40 ngày sau mọc, rễ chính và rễ phụ đầu

tiên phát triển mạnh kéo dài ra và sinh nhiều rễ con

Thời kỳ thứ hai:lớp rễ đầu tiên phát triển chậm dần rễ con không nhú ra

nữa thậm chí có một số rễ khô đi Lúc này gốc thân gần cổ rễ các rễ phụ nhỏ kéo dài ra và phát triển cho tới khi gần thu hoạch Số lượng có thể 30-40 rễ phụ ăn ở phía gần mặt đất Lớp rễ này có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho

sự phát triển của thân, lá và làm quả

Trên bộ rễ của cây đậu tương có rất nhiều nốt sần Đó là các u bướu nhỏ bám vào các rễ và là kết quả cộng sinh của một số loại vi khuẩn có tên khoa học

là Rhizobium japonicum với rễ cây đậu tương Trong một nốt sần có khoảng 3-4

tỷ vi sinh vật (Ngô Thế Dân và cs., 1999)

* Đặc điểm nốt sần: Nốt sần ở cây đậu tương thường tập trung ở tầng đất

0 – 20 cm, từ 20- 30 cm và ít dần khi xuống sâu hơn nữa hoặc không có Nốt sần đóng vai trò chính trong việc cố định Nitơ khí trời cung cấp cho cây Lượng đạm cung cấp cho cây khá lớn khoảng 30-60kg/ha (Nguyễn Danh Đông, 1982) Nốt sần có thể dài 1cm, đường kính 5-6 mm, mới hình thành có màu trắng sữa, sau đó chuyển sang màu hồng

1.1.3.2 Thân

Hình thái và màu sắc thân: Thân cây đậu tương thuộc thân thảo, tròn, có

nhiều lông nhỏ Thân khi còn non có màu xanh hoặc màu tím, khi về già chuyển sang màu nâu nhạt Màu sắc của thân khi còn non có liên quan chặt chẽ với màu sắc của hoa sau này Nếu thân lúc còn non có màu xanh thì hoa màu trắng, thân lúc còn non có màu tím thì hoa màu tím

Thân có trung bình 14-15 lóng, các lóng ở phía trên thường dài hơn các lóng ở phía dưới (vì các lóng phía trên phát triển vào giai đoạn sinh trưởng phát

triển mạnh của cây) Tùy theo giống và thời vụ gieo mà chiều dài lóng có sự khác nhau, thường biến động từ 3-10 cm Cây đậu tương vụ hè thường có chiều dài lóng dài hơn cây đậu tương vụ đông Chiều dài của lóng góp phần quyết định chiều dài của thân Thân cây đậu tương thường cao 0,3- 1m, đậu tương dại cao 2- 3m Toàn thân cây có một lớp lông tơ ngắn bao phủ từ gốc đến ngọn đến cả cuống lá

Quá trình phát triển của thân: Từ lúc mọc đến lúc cây có 5 lá thật (3 lá

kép) khoảng 25-30 ngày sau gieo thân sinh trưởng với tốc độ bình thường Khi cây đã có 6-7 lá thật (4-5 lá kép) thân bắt đầu phát triển mạnh, tốc độ phát triển mạnh nhất vào thời kỳ ra hoa rộ Đây là giai đoạn hai quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực cạnh tranh nhau dẫn đến khủng hoảng thiếu dinh dưỡng

1.1.3.3 Lá

Đậu tương có 3 loại lá:

Lá mầm (lá tử diệp): Lá mầm mới mọc có màu vàng hoặc xanh lục, khi tiếp xúc với ánh sáng chuyển sang màu xanh Những giống có hạt to thì lá mầm thường chứa nhiều dinh dưỡng nuôi cây mầm và đến khi hết chất dinh dưỡng lá mầm sẽ khô héo đi

Lá nguyên (lá đơn): lá nguyên xuất hiện khi cây mọc được 2-3 ngày và mọc phía trên lá mầm Lá đơn mọc đối xứng nhau Lá đơn to màu xanh bóng là biểu hiện cây sinh trưởng phát triển tốt Lá đơn to xanh đậm biểu hiện cửa một giống có khả năng chịu rét tốt Lá đơn nhọn gợn sóng là biểu hiện của sự sinh trưởng không bình thường

Lá kép: Mỗi lá kép có 3 lá chét, có khi 4-5 lá chét Lá kép mọc so le, có nhiều lông tơ, lá kép thường có màu xanh tươi khi già biến thành màu vàng nâu

Lá có nhiều hình dạng khác nhau tùy theo giống, những lá có hình dạng nhỏ dài chịu hạn khỏe nhưng cho năng suất thấp Những giống lá to bản chịu hạn kém nhưng thường cho năng suất cao Nếu hai lá kép đầu to và dày thường có biểu hiện giống có khả năng chống chịu rét.Số lượng lá kép và diện tích lá ảnh hưởng rất lớn đến năng suất và thời vụ gieo trồng

1.1.3.4 Hoa

Hình thái và cấu tạo: Hoa đậu tương nhỏ, không hương vị, thuộc loại

cánh bướm Màu sắc của hoa thay đổi tùy theo giống thường có màu tím, tím nhạt hay trắng Hoa phát sinh ở nách lá, đầu cành và đầu thân Hoa mọc thành từng chùm, mỗi chùm từ 1- 10 hoa và thông thường có 3-5 hoa Hoa đậu tương ra rất nhiều nhưng tỷ lệ rụng rất cao khoảng 30% có khi đến 80%

Hoa đậu tương thuộc loại hoa đồng chu lưỡng tính trong hoa có nhị và nhụy Mỗi hoa gồm 5 lá đài, 5 cánh hoa, 10 nhị và 1 nhụy Đài hoa có màu xanh, nhiều bông Cánh hoa: gồm một cánh to gọi là cánh cờ, hai cánh bướm và hai cánh thìa; nhị đực: gồm 9 nhị đực tạo thành ống bao quanh nhụy cái và một nhị đực riêng lẽ; Nhụy: bầu thượng, tử phòng một ngăn, 1-4 noãn nên đậu quả đậu tương thường có 2-3 hạt

1.1.3.5.Quả và hạt

Số quả trên cây đậu tương biến động từ 2 quả đến 20 quả ở mỗi chùm hoa

và có thể đạt 400 trăm quả trên một cây Một quả chứa 1-5 hạt nhưng thường từ 2- 3 hạt Quả đậu tương thẳng hoặc hơi cong, có chiều dài từ 2- 7cm hoặc dài hơn Quả có màu sắc biến động từ vàng trắng tới vàng sẫm, nâu hoặc đen Màu sắc quả phụ thuộc vào sắc tố carotene, xanthophyll, màu sắc của lông cũng như

sự có mặt của các sắc tố anthocyanin Lúc quả non có màu xanh, nhiều lông (có khả năng quang hợp do có diệp lục), khi chín sẽ có màu nâu

Hạt có nhiều hình dạng khác nhau: Hình tròn, hình bầu dục, hình dẹt v.v… Giống có hạt màu vàng có giá trị thương phẩm cao hơn Trong hạt phôi thường chiếm 2%, hai lá tử diệp chiếm 90% và vỏ hạt 8% tổng khối lượng hạt Hạt to nhỏ khác nhau tùy theo giống, khối lượng 1000 hạt thay đổi từ 20 – 400 g, trung bình

là 100- 200g Rốn hạt của các giống có màu sắc khá đa dạng, đặc trưng bởi giống

1.1.4 Yêu cầu sinh thái của cây đậu tương

1.1.4.1 Yêu cầu về nhiệt độ

Đậu tương là một cây trồng có khả năng thích ứng rộng nên được phân bố

ở khắp các châu lục, tuy có nguồn gốc từ ôn đới nhưng đậu tương không phải là cây chịu rét Khi nghiên cứu về vấn đề này nhiều tác giả cho rằng đậu tương là

cây ưa ấm Nhiệt độ chủ yếu quyết định đến thời gian sinh trưởng và đặc điểm của giống Tổng tích ôn của cây đậu tương khoảng 1.888 - 2.7000C, nhưng tùy nguồn gốc của giống, tùy theo giống chín sớm hay muộn mà lượng tích ôn tổng

số cũng có sự biến động Tùy vào từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau mà đậu tương yêu cầu một khoảng nhiệt độ khác nhau Nhiệt độ tối thấp sinh học cho sự sinh trưởng sinh dưỡng của hạt đậu tương từ 8 - 120C, cho sự sinh trưởng sinh thực từ 15 - 180C, nhiệt độ cần thiết cho sự ra hoa của đậu tương từ 25 - 290C

Ở nhiệt độ 100C ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ vươn dài của trục dưới lá mầm Sự sinh trưởng của cây ở giai đoạn trước lúc ra hoa có tương quan chặt chẽ với nhiệt độ, nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng là 22 - 270C Ở thời kỳ ra hoa - làm quả, nếu gặp nhiệt độ dưới 180C có khả năng làm cho quả không đậu, còn khi nhiệt độ cao trên 400C ảnh hưởng sâu sắc đến sự hình thành đốt, sinh trưởng lóng và phân hóa hoa Nhiệt độ cũng ảnh hưởng rõ rệt đến sự cố định nitơ

của đậu tương Vi khuẩn Rhizobium japonicum bị hạn chế bởi nhiệt độ trên 330C, nhiệt độ tốt nhất cho vi khuẩn hoạt động là 25 - 270C Còn nhiệt độ thích hợp cho quang hợp là từ 25 - 300C (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs., 1996) Khi nhiệt độ càng thấp sự vận chuyển các chất trong cây càng chậm và ngừng lại khi nhiệt độ

ở 2- 30C (Lê Song Dự và Ngô Đức Dương, 1998)

1.1.4.2 Yêu cầu về ẩm độ

Chế độ mưa đóng vai trò quan trọng tạo nên độ ẩm đất, nhất là vùng chịu ảnh hưởng chủ yếu của nước trời Năng suất đậu tương khác nhau giữa các năm ở một vùng sản xuất là do chế độ mưa quyết định Lượng mưa và độ ẩm là yếu tố hạn chế chủ yếu đối với sản xuất đậu tương Sự bốc thoát hơi nước từ lá có liên quan tuyến tính rất chặt (r = 0,89-0,98) với lượng chất khô tích lũy của đậu tương Đông (Ngô Cẩm Tú và Nguyễn Tất Cảnh, 1998) giữa lượng chất khô tích lũy của đậu tương Đông và bốc thoát hơi nước từ lá có liên quan tuyến tính rất chặt (r = 0,89 - 0,98)

Nhu cầu nước của cây đậu tương thay đổi tùy theo điều kiện khí hậu, kỹ thuật trồng trọt và thời gian sinh trưởng Đậu tương cần lượng mưa cần cho cả quá trình sinh trưởng của đậu tương là từ 350mm đến 600mm Để hình thành 1 tấn hạt hệ số sử dụng nước từ 1.500 - 3.500m3

Ở thời kỳ mọc đất cần đủ ẩm, cây sẽ mọc đều Nhu cầu nước sẽ tăng dần khi cây lớn lên Trong quá trình sinh trưởng phát triển thì ở thời kỳ quả mẩy câyyêu cầu nước cao nhất Nếu bị hạn vào lúc này sẽ làm giảm năng suất lớn nhất.Còn nếu hạn vào thời kỳ hoa và bắt đầu quả mẩy sẽ gây rụng hoa, rụng quả nhiều (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs., 1996) Thực tế cho thấy, việc xác định thời

vụ hợp lý là điều kiện cung cấp đủ nước cho cây Đối với đậu tương cần bố trí thời vụ sao cho có mưa từ giai đoạn ra hoa đến làm quả và sau đó chấm dứt mưa

2 - 3 tuần trước khi thu hoạch để tiện thu hoạch và nâng cao phẩm chất hạt

1.1.4.3 Yêu cầu về ánh sáng

Đậu tương là cây ngày ngắn điển hình, vì vậy ánh sáng là yếu tố ảnh hưởng sâu sắc đến hình thái cây do nó làm thay đổi thời gian nở hoa và chín, từ đó ảnh hưởng đến chiều cao cây, diện tích lá và nhiều đặc tính khác của cây bao gồm

cả năng suất hạt Phản ứng của đậu tương với ánh sáng thể hiện ở cả hai phía: độ dài chiếu sáng trong ngày và cường độ ánh sáng Đậu tương phản ứng với độ dài ngày, và nhạy cảm với quang chu kỳ (Ngô Thế Dân và cs., 1999)

Để ra hoa kết quả được, cây đòi hỏi phải có ngày ngắn, nhưng các giống khác nhau phản ứng với độ dài ngày khác nhau Độ dài ngày cũng ảnh hưởng tới

tỷ lệ đậu quả và tốc độ tích lũy chất khô ở quả Sau khi ra hoa nếu gặp điều kiện ngày dài, nhiệt độ không khí cao, đậu tương rụng quả, ít hạt Phản ứng quang chu

kỳ của cây đậu tương cho phép xác định vùng thích hợp nhất với các giống Bên cạnh đó, đậu tương là cây C3, mức bão hòa ánh sáng là ở cường độ 23.680 lux Cường độ ánh sáng mạnh, cây đậu tương sinh trưởng tốt và năng suất cao Cường

độ ánh sáng giảm 50% so với bình thường sẽ làm giảm số cành, đốt quả, năng suất hạt có thể giảm 50% (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs., 1996)

1.1.4.4 Yêu cầu về đất đai

Đậu tương có thể trồng trên nhiều loại đất khác nhau như: đất sét, đất thịt nặng, đất thịt nhẹ, đất cát pha Tuy nhiên, thích hợp nhất là đất cát pha và đất thịt nhẹ với độ pH 6 - 7 sẽ tạo điều kiện cho cây sinh trưởng, phát triển và hình thành nốt sần Trên đất cát đậu tương thường cho năng suất không ổn định, trên đất cát thịt nặng đậu tương khó mọc, nhưng sau khi mọc lại thích ứng tốt hơn so với các

loại cây màu khác Tuy nhiên đất trồng đậu tương trong điều kiện Việt Nam với lượng mùn trong đất còn thiếu trầm trọng (do rửa trôi) và chưa được chú trọng đúng mức Do đó việc bón phân hữu cơ cho đậu tương chẳng những có giá trị thực tiễn làm tăng năng suất đậu tương, mà còn đem lại lợi ích lâu dài trong canh tác và duy trì năng suất ổn định

1.1.4.5 Yêu cầu về dinh dưỡng

Cũng như các cây họ đậu khác, trong suốt quá trình sinh trưởng và phát triển đậu tương cần được cung cấp đầy đủ về lượng và đúng tỷ lệ các yếu tố dinh dưỡng thiết yếu, trong đó quan trọng nhất là các nguyên tố đa lượng như N, P, K Đạm là yếu tố dinh dưỡng quan trọng của cây đậu tương Đạm tham gia vào thành phần cấu tạo diệp lục, protein, axit amin, các enzyme và nhiều loại vitamin khác Trong cây đậu tương đạm được tích lũy khá nhiều ở thời kỳ đầu nhưng nhu cầu đạm tăng nhiều nhất vào thời kỳ ra hoa, kết quả, đặc biệt từ hoa

rộ đến khi hạt mẩy Thời kỳ ra hoa tạo quả nếu không cung cấp đủ đạm thì số hoa, quả rụng nhiều hoặc lép, trọng lượng hạt giảm thấp Tuy nhu cầu đạm của cây đậu tương lớn, nhưng do rễ sống cộng sinh với vi khuẩn cố định đạm nên cây đậu tương có thể lấy đạm từ 3 nguồn: Nguồn đạm trong đất, đạm từ phân bón và đạm do vi khuẩn sống cộng sinh cố định được Nguồn đạm cộng sinh có thể đáp ứng cho cây 60% lượng đạm cây cần Về mặt sinh học, đậu tương là cây cải tạo đất, nó là loại cây trồng trước mang lại hiệu quả cho cây trồng sau Đậu tương có khả năng cố định 60 - 80 kgN/ha/vụ, tương đương 300 - 400 kg đạm sunfat nhờ

có vi khuẩn cộng sinh, chưa kể chất hữu cơ có trong thân lá

Lân là nguồn dinh dưỡng đa lượng có tác dụng xúc tiến phát triển bộ rễ và thúc đẩy quá trình quang hợp và hô hấp Khi bón đủ lân số lượng và trọng lượng nốt sần tăng lên rõ rệt, số quả và hạt chắc tăng, tăng trọng lượng hạt Lân tham gia vào thành phần nucleotit, axit nucleic, nucleoproteit, photpholipit Lân làm tăng đặc tính chống chịu của cây đối với các yếu tố không thuận lợi: chống rét, chống đổ, chịu độ chua của đất… Lượng bón phụ thộc vào từng loại đất, nên kết hợp cân đối với đạm và kali

Kali đóng vai trò quan trọng chính trong trao đổi đạm, trong chuyển hóa

gluxit, điều hòa cân bằng nước, tổng hợp protein, tăng tính chống chịu bệnh, chịu lạnh và chống đổ Cây hút nhiều kali trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển, nhưng cần nhiều nhất là trước thời kỳ ra hoa Thời kỳ cuối kali chuyển từ thân lá về hạt Kali làm tăng phẩm chất nông sản và góp phần làm tăng năng suất của cây

Nếu xét về tổng lượng dinh dưỡng mà cây đậu tương lấy đi để cho năng suất 1 tấn hạt thì lượng đạm sẽ là 81kgN, lân là 14kg P2O5, 33kg K2O, 18kg MgO, 24kg CaO, 3kg S, 366g Fe, 90g Zn, 25g Cu, 39g B, 7g Mo Như vậy, nếu năng suất đậu tương đạt 3 tấn/ha thì riêng lượng phân đạm cây cần đã là 240kg N/ha Tuy nhiên trong quy trình bón phân cho đậu tương ở một số nước phân đạm hoàn toàn thiếu vắng, trong khi lân và kali được coi như các loại phân chủ lực Việc cung cấp một lượng phân đạm và lân nhất định cho cây đậu tương ngay

từ giai đoạn đầu rất có ý nghĩa, vì đây là những điều kiện cần để giúp vi khuẩn nốt sần hoạt động có hiệu quả Tùy từng vùng mà lượng lân và kali có thể khác nhau, song đây là những nguyên tố không thể thiếu trong cân đối dinh dưỡng cho đậu tương Về tổng thể, đậu tương cần bón ít đạm hơn lân và kali

Kali và đạm là 2 nguyên tố ảnh hưởng nhiều nhất đến năng suất đậu tương

và cho 2,6 - 4,3 tạ/ha (với kali) và 1,5 - 5,4 tạ/ha (với đạm) Tuy đạm và kali có hiệu lực cao với đậu tương song việc bón phân liều lượng cao đều làm giảm hiệu quả phân bón

1.2 Giá trị dinh dưỡng cây đậu tương

1.2.1 Giá trị dinh dưỡng

Hàm lượng lipit và protein cao trong hạt đậu tương cũng như nhiều hợp chất có giá trị khiến đậu tương trở thành một trong những nguyên liệu sản xuất dầu thự vật, thực phẩm và thức ăn gia súc quan trọng trên thế giới Thành phần dinh dưỡng trong 100 g hạt đậu tương được sản xuất tại Nhật Bản bao gồm năng lượng 417 kcal (1.745 kJ); 12,5g nước; 35,3g protein; lipid 19,0g; tinh bột chiếm

28,2g và 5g khoáng chất (Takuji et al., 2013) Thành phần dinh dưỡng trong

100g hạt rất khác nhau so với các loại hạt ngũ cốc khác, chẳng hạn như gạo; năng lượng cung cấp bằng 350 kcal (1.464 kJ); 15,5g nước; 6,8g protein; chất béo 2,7g; 73,8g tinh bột và khoáng chất 1,2g Đối với lúa mỳ thì năng lượng cung cấp

đạt 337 kcal (1.410 kJ); 12,5g nước; 10,6g protein; lipit 3,1g; tinh bột 72,2g và khoáng chất 1,6g Đối với ngô cung cấp năng lượng đạt 350 kcal (1.464 kJ); 14,5g nước; 8,6g protein; chất béo 5,0g; 70,6g tinh bột và khoáng chất là 1,3g Hàm lượng protein trong hạt đậu tương rất cao hơn so với gạo, lúa mì và ngô khoảng 4-5 lần, nhưng hàm lượng tinh bột lại khá thấp Hàm lượng protein trong đậu tương còn cao hơn so với các loại thực phẩm có nguồn gốc động vật như thịt

bò (21%); thịt gà (20%); cá (17 - 20%) và trứng (13 - 14,8%)

Protein đậu tương có giá trị cao không những về hàm lượng lớn mà nó còn đầy đủ và cân đối các loại axit amin cần thiết đặc biệt là giàu lizin và tritophan (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs., 1996) Protein của đậu tương có phẩm chất tốt nhất trong số các protein của thực vật Protein của đậu tương dễ tiêu hóa hơn thịt

và không có các thành phần tạo thành cholesteron, không có các dạng axit uric… Ngày nay, người ta mới biết thêm hạt đậu còn chứa chất lexithin, có tác dụng làm cho cơ thể trẻ lâu, sung sức, làm tăng thêm trí nhớ và tái sinh các mô, làm cứng xương và tăng sức đề kháng của cơ thể (Phạm Văn Thiều, 2006) Các protein có trong hạt đậu tương chủ yếu bao gồm glycinin và β-conglycinin, trong đó β- conglycinin bao gồm ba loại là α’, α, và β Hạt đậu tương có chứa một lượng lớn các chất béo (20%), và khoảng 90% trong đó là axit béo không no (axit linoleic 51-57%, axit oleic 32-36% và axit linolenic 2-10%) và 10% là axit béo no (axit palmitic 4-7%, axit stearic 4-7%) (Yamauchi and Ohkubo, 1992) Axit linoleic

và axit linolenic là các lipit thiết yếu, chúng không thể được tổng hợp bởi cơ thể người Mặc dù hạt đậu tương chứa khoảng 28% tinh bột nhưng hầu hết trong số

đó tham gia cấu trúc thành tế bào và các loại đường hòa tan (sucrose 5%, stachyose 4%, raffinose 1%) Tinh bột được tích lũy trong hạt đậu tương giai đoạn còn non, tuy nhiên, nó sẽ làm giảm và chuyển hóa thành lipit và protein khi

ở giai đoạn chín Hạt đậu tương cũng chứa một lượng tương đối cao các chất khoáng (5%) so với hạt các loại ngũ cốc (khoảng 1%) Hàm lượng một số chất khoáng trong hạt lớn như kali (1.900 mg), canxi (240 mg), magiê (220 mg), phốt pho (220 mg), sắt (9,4 mg), kẽm (3.2 mg) trong 100g hạt Trong hạt đậu tương có chứa nhiều vitamin, cả hai loại vitamin tan trong lipit (Vitamin E - 1,8 mg) và các vitamin tan trong nước (B1 - 0,83 mg và B2 - 0,30 mg) Hạt đậu tương có

chứa isoflavonoid, daidzein và genistein Những isoflavonoid này được biết đến với vai trò như là một nội tiết tố nữ hoặc làm giảm mỡ trong máu

1.2.2 Giá trị trong trồng trọt và chăn nuôi

Trong trồng trọt, đậu tương có khả năng cố định đạm từ khí trời thông qua

hệ thống nốt sần ở rễ, rễ đậu tương phân nhánh nhiều làm cho đất tơi xốp, có tác dụng cải tạo đất, thân lá đậu tương có tác dụng làm phân xanh tốt Đậu tương là cây luân canh cải tạo đất tốt, 1ha trồng đậu tương nếu sinh trưởng, phát triển tốt

để lại trong đất từ 30 – 60kg đạm (Phạm Gia Thiều, 2009) và 5 - 8 tấn chất hữu

cơ Trong những năm gần đây, các nhà vườn trồng cây ăn quả, cây cảnh cao cấp

sử dụng nhiều đậu tương hạt, khô dầu đậu tương vào chăm sóc, tưới bón cây đạt kết quả cao Một số mô hình nông nghiệp hữu cơ cũng sử dụng hạt đậu tương ngâm ủ thành dung dịch phân để tưới cho cây trồng hiệu quả cao và rất an toàn Thân lá đậu tương dùng bón ruộng hay thay phân hữu cơ rất tốt bởi hàm lượng đạm trong thân chiếm 0,05%, trong lá chiếm 0,19% (Nguyễn Danh Đông, 1982) Luân canh đậu tương với các cây trồng khác có tác dụng cân bằng dinh dưỡng cho đất, góp phần cắt đứt dây chuyền sâu bệnh trong luân canh, giảm thiểu sử dụng các hóa chất bảo vệ thực vật có hại cho môi trường, để lại dư lượng chất độc hại cho nông sản Cây trồng sau mỗi vụ đậu tương đều cho năng suất cao hơn, đỡ sâu bệnh hơn, tiết kiệm 30% phân bón

Trong chăn nuôi, đậu tương là nguồn thức ăn tốt cho gia súc Toàn cây đậu tương có hàm lượng đạm khá cao do vậy các sản phẩm phụ như thân lá tươi, hoặc nghiền nhỏ làm thức ăn cho gia súc rất tốt Sản phẩm phi công nghiệp như khô dầu có thành phần dinh dưỡng khá cao: N: 6,20%, P2O5: 0,70%, K2O: 2,40%, vì thế làm thức ăn cho gia súc rất tốt (Ngô Thế Dân và cs., 1999)

1.2.3 Giá trị về mặt công nghiệp

Đậu tương là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp khác nhau như: Chế biến cao su nhân tạo, sơn, mực in, xà phòng, chất dẻo, tơ nhân tạo, chất đốt lỏng, dầu bôi trơn trong ngành hàng không, nhưng chủ yếu đậu tương dùng để ép dầu Hiện nay trên thế giới đậu tương là cây đứng đầu về cung cấp nguyên liệu cho ép dầu, dầu đậu tương chiếm 50% tổng lượng dầu thực vật

1.3 Sản xuất đậu tương trên thế giới và Việt Nam những năm gần đây

1.3.1 Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới

Đậu tương là một trong 10 loại cây trồng được trồng rộng rãi nhất.Sản lượng đậu tương hàng năm đã tăng đều trong nhiều thập kỷ gần đây (91 triệu tấn

- 1980, 109 triệu tấn - 1990, 161 triệu tấn - 2000, 262 triệu tấn - 2010) (FAOSTAT) Diện tích trồng đậu tương trong năm 2010 là 102 triệu ha Năm nước sản xuất đậu tương lớn nhất (2010) là Mỹ (90,6 triệu tấn), Brazil (68,5 triệu tấn), Argentina (52,7 triệu tấn), Trung Quốc (15,1 triệu tấn) và Ấn Độ (9,8 triệu tấn) Sản lượng đậu tương tại Nhật Bản trong năm 2010 chỉ 223.000 tấn và nó chiếm 5% lượng tiêu thụ ở Nhật Bản Hơn 85% sản lượng đậu tương được sử dụng để sản xuất dầu và phần lớn lượng còn lại được sử dụng chủ yếu cho thức

ăn gia súc, một phần được sử dụng làm thực phẩm cho con người

Năng suất hạt trung bình thế giới là 2,56 tấn/ha (năm 2010), chỉ số này cao hơn ở Mỹ (2,92 tấn/ha), Brazil (2,94 tấn/ha) và Argentina (2.90 tấn/ha), trong khi đó thấp hơn ở Trung Quốc (1,77 tấn/ha), Nhật Bản (1,62 tấn/ha) và Ấn Độ (1,07 tấn/ha) và các nước khác Trong 30 năm kể từ năm 1980-2010, năng suất đậu tương thế giới trung bình đã tăng khoảng 60% (1,6 tấn/ha lên 2,56 tấn/ha) Năng suất cao nhất của đậu tương tại Nhật Bản được ghi nhận là 7,8 tấn/ha, và sản lượng hạt đậu tương có thể đạt 4-6 tấn/ha với các cánh đồng quản lý tốt dưới

điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng phù hợp (Takahashi et al., 1992) Gần đây, năng

suất cao hơn 10 tấn/ha đã được ghi nhận trong năm 2008 và 2010 ở Missouri, Hoa Kỳ Vì vậy, năng suất tiềm năng của đậu tương có thể cao hơn nhiều so với hiện tại

Hình 1.1 cho thấy các yếu tố cấu thành năng suất của đậu tương Năng suất được quyết định trực tiếp bởi số hạt trên đơn vị diện tích và trung bình khối lượng hạt Số hạt trên đơn vị diện tích thì quyết định bởi số quả và trung bình số hạt trên quả Số quả được quyết định bởi số hoa và tỷ lệ hình thành quả Trong khi đó số lượng hoa phụ thuộc vào số lượng đốt trên thân Số đốt cho mỗi đơn vị diện tích được quyết định bởi số cành cấp trên cây và mật độ trồng

Hình 1.1: Các yếu tố cấu thành năng suất đậu tương

Mật độ trồng là một yếu tố quan trọng cho sự tăng trưởng và năng suất đậu tương, mặc dù mật độ trồng không phải là yếu tố trực tiếp tỉ lệ thuận với tích lũy chất khô và năng suất hạt Khi trồng mật độ cao, khả năng phân cành bị ảnh hưởng và số lượng của các cành cấp giảm Ngoài ra, theo mật độ trồng quá cao

sẽ làm quang hợp và hấp thụ chất dinh dưỡng trong cây trở nên khó khăn và thân cây phát triển cao, còi cọc

Nói chung, năng suất hạt đậu tương phụ thuộc chủ yếu vào số quả trên một đơn vị diện tích Thông thường trên 50% số hoa và quả non không hình thành quả và hạt Trong điều kiện phát triển không thuận lợi và thời tiết xấu, tỷ lệ hoa và quả thui chột tăng Trung bình số hạt/quả của đậu tương là tương đối ổn định, mặc dù số lượng hạt trên quả có thể từ 1-4 hạt/quả Trung bình khối lượng hạt chịu ảnh hưởng bởi điều kiện sinh trưởng ở giai đoạn chín

Năng suất trung bình thấp so với năng suất tiềm năng (10 tấn/ha) có thể là

do một số yếu tố ảnh hưởng đến sự tăng trưởng tối đa Đầu tiên, cây đậu tương là rất nhạy cảm với các điều kiện vật lý, hóa học và sinh học của đất cũng như các điều kiện khí hậu Trên cùng một cánh đồng thì hiện tượng cạnh tranh giữa các cây với nhau về dinh dưỡng và ánh sáng cũng là nguyên nhân làm cho một số cây tăng trưởng tối đa trong khi các cây bên cạnh lại kém hơn do cây sinh trưởng

mạnh hơn lấy được nhiều dinh dưỡng hơn và che bóng chúng nhiều hơn

Một ví dụ khác về sự thích nghi của cây đậu tương với điều kiện môi trường khi cây được trồng trong một ống nhỏ, tốc độ tăng thấp hơn và "lùn hơn", cây chỉ có 3-5 quả với hạt bình thường Ngược lại, khi giống Williams được trồng với mật độ 2 cây/m2 trên vùng đất cát nhẹ tại Ikarashi lại cho sự sinh trưởng mạnh với gốc thân rất dày (đường kính 25 mm), và khối lượng chất khô mỗi cây là 572g (100g lá, thân cây 204g, vỏ 220g, rễ 41g, và nốt sần 7g) Số lượng nốt sần lên tới 1.874 nốt sần trên rễ và cũng có tới 17 cành bên, 178 đốt thân, 600 quả và 1.687 hạt

1.3.2 Tình hình sản xuất đậu tương ở Việt Nam

Việt Nam đã có lịch sử trồng đậu tương từ lâu đời Tuy nhiên, thực tiễn sản xuất cho thấy những khó khăn ảnh hưởng không nhỏ đến sản xuất đậu tương như sự biến động bất thường của thời tiết, nhiệt độ, độ ẩm cao nên sâu bệnh nhiều làm cho năng suất đậu tương thấp và không ổn định Ngoài ra, còn do các yếu tố về điều kiện kinh tế xã hội hạn chế như kho bảo quản, cơ sở chế biến, chất lượng giống kém, kinh phí cho nghiên cứu về đậu tương còn ít

Sau năm 1973 sản xuất đậu tương nước ta mới có bước phát triển đáng kể Diện tích bình quân thời kỳ 1985 - 1993 đạt 106 nghìn ha, tăng gấp 2 lần so với thời kỳ 1975 - 1980, năng suất bình quân tăng từ 500 kg/ha lên 780 - 900 kg/ha (Đoàn Thị Thanh Nhàn và cs., 1996) Trong mấy năm gần đây, cây đậu tương đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn quan tâm mở rộng và phát triển với những Đề tài, Dự án chọn giống đậu tương mới , đã có những chính sách hỗ trợ về giống và các vật tư phân bón khác, cung cấp giống tốt cho sản xuất, đặc biệt là vụ đậu tương đông ở miền Bắc làm cho sản xuất đậu tương có những chuyển biến lớn về cả diện tích, năng suất và sản lượng

Nước ta đã chia ra làm 8 vùng trồng đậu tương chính Vùng có diện tích lớn nhất hiện nay là vùng đồng bằng sông Hồng Tính đến năm 2007, diện tích đậu tương của vùng đồng bằng sông Hồng chiếm 34,6%, tiếp đến là vùng Đông Bắc chiếm 22,3%, Tây Bắc 12,15%, Bắc Trung Bộ 4,1%, Duyên Hải Nam Trung

Bộ 1,6%, Tây Nguyên 12,99%, vùng Đông Nam Bộ 3,4%, đồng bằng sông Cửu Long 4,4% (Tổng cục thống kê, 2015)

Theo Nguyễn Chí Bửu và cs (2005), năm 2003 cả nước có 78 giống đậu tương được gieo trồng, trong đó có 13 giống chủ lực với diện tích gieo trồng trên 1.000 ha được phân bố như sau: DT96, Bông Trắng (>10.000ha); MTĐ176, DT99, 17A (5.000 - 10.000ha); AK03, ĐT12, Nam Vang, ĐH4, V74, AK05, VX93 (1.000 - 5.000ha).7 giống được công nhận chính thức giai đoạn 2001 -

2004 được gieo trồng trên diện tích 7.097 ha làm tăng sản lượng 944 tấn làm lợi cho sản xuất 4,8 tỷ đồng.Theo Trần Đình Long và cs (2005), Bộ NN và PTNT (2001) trong vòng 20 năm (1985 - 2005), đã chọn tạo thành công 28 giống mới, trong đó có 8 giống đậu tương được công nhận giống tiến bộ kỹ thuật là AK03, AK05, HL-203, HL-92… thông qua việc tuyển chọn từ tập đoàn giống nhập nội

Từ các vật liệu ban đầu, nhờ các phương pháp lai giống mà người ta có thể phối hợp những đặc tính và tính trạng có lợi của các dạng bố mẹ vào con lai Giai đoạn 1985 - 2005 các nhà chọn tạo giống đậu tương Việt Nam đã lai tạo được 15 giống đậu tương được công nhận giống quốc gia: ĐT80, ĐT92, ĐT93, TL57, Đ9602, Đ9804… (Trần Đình Long và Nguyễn Thị Chinh, 2005)

Trước đây, trên đất trồng 2 vụ lúa ở nước ta thường không trồng hoặc có trồng rất ít cây đậu tương, một số năm gần đây nhờ ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật: trồng đậu tương Đông trên đất ướt, trồng theo phương pháp làm đất tối thiểu… đã làm cho ruộng chỉ trồng được 2 vụ lúa thành trồng được 3 vụ trong năm (Trần Đình Long, 1998).Nhiều năm qua, vùng Đồng bằng và Trung du Bắc

Bộ đã mở rộng và phát triển cây đậu tương vụ xuân trên đất bãi ven sông, đất mạ hoặc đất chuyên màu… Trong đó, cây đậu tương vụ xuân trên đất bãi ven sông đang chiếm tỷ lệ lớn về diện tích (Nguyễn Văn Lâm, 1998)

Trong 15 năm gần đây việc phát trển cây đậu tương đã được chú trọng hơn Cơ cấu cây trồng nhiều vùng bước đầu đã có phần tăng trưởng về diện tích

rõ rệt Ở hầu hết các vùng trên cả nước đều chú trọng phát triển cây đậu tương, đặc biệt là trên chân đất lúa vào vụ Đông Các chính sách hỗ trợ khuyến khích bà

con nông dân sản xuất đậu tương được quan tâm nhiều, hỗ trợ về giống, phân bón cho nông dân Tuy nhiên, tình hình sản xuất đậu tương của nước ta trong những năm gần đây có những biến chuyển khá chậm, thậm chí diện tích trồng đậu tương đang bị thu hẹp Và sự biến chuyển ấy được thể hiện qua biểu đồ 1.1

Hình 1.2: Sản xuất đậu tương của Việt Nam giai đoạn 2000 – 2013

(Nguồn: Tổng cục Thống kê Việt Nam (GOS), Bộ NN & PTNT, 2014)

Diện tích sản xuất đậu tương của Việt Nam đã tăng từ 124 nghìn ha (2000) lên 197 nghìn ha (2010), tuy nhiên sau đó sụt giảm mạnh trong giai đoạn 2010 đến

2013 (117 nghìn ha) Do đó, sản lượng đậu tương cũng bị thay đổi khi tăng từ 148,9 nghìn tấn (2010) lên 298,6 nghìn tấn (2010) sụt giảm xuống liên tục qua 3 năm 2011 (266,9 nghìn tấn), 2012 (173,7 nghìn tấn) và 2013 (168,4 nghìn tấn) Tuy nhiên, năng suất đậu tương lại tăng từ 12 tạ/ha (2000) lên 14,3 tạ/ha (2013) cho thấy trình độ canh tác của người dân cũng đã nâng cao nhiều hơn

1.4 Tình hình hạn hán và ảnh hưởng hạn đếnsinh trưởng, phát triển cây đậu tương

1.4.1 Tình hình hạn hán trên thế giới và Việt Nam

Hạn được coi là nhân tố chính ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nói chung và sản xuất đậu tương nói riêng Bảng 1.1 là một thống kê về sự gây hại của hạn hán lên các quốc gia trên thế giới Đợt hạn hán từ 1980-1984 của thế kỷ trước xảy ra ở khu vực Đông Bắc Châu Phi (Sừng Châu Phi) đã khiến 40 triệu

người lâm vào cảnh thiếu thốn lương thực Và không chỉ có vậy, 150 triệu người Châu Phi cũng chịu ảnh hưởng tương tự của những đợt hạn từ 1980-1985 Tại các nước khác trên thế giới, giai đoạn này hạn hán đã khiến sản lượng ngũ cốc thế giới giảm 5% so với năm trước đó Điều này đồng nghĩa với việc một phần lớn người dân chịu cảnh thiếu lương thực hoặc chết đói trong khi dân số thì tăng lên và sản lượng lương thực thì giảm xuống

Một thiệt hại khác cũng được thống kê ở Châu Phi khi xảy ra hạn hán giữa năm 1991 và 1992 Đã có hơn 60% sản lượng ngô bị mất đi ở các quốc gia này, cùng với đó bắt buộc các chính phủ phải nhập khẩu tới 5 triệu tấn ngô hạt vào năm tiếp theo để tránh nạn đói trong năm đó

Không chỉ ở Châu Phi, Châu Á cũng là nơi chịu nhiều ảnh hưởng của hạn hán với hai quốc gia đông dân số nhất nhì thế giới là Ấn Độ và Trung Quốc Ở Trung Quốc, năm 2004 hạn đã xảy ra và gây tác động xấu đến 52% số tỉnh thành của quốc gia này, cùng với đó là 23 triệu dân và 16 triệu ha hoa màu đã bị ảnh hưởng Kết quả là đất nước này mất đi 1,3% GDP đóng góp từ nông nghiệp Và hàng năm cũng tại quốc gia này hạn hán lấy đi từ 0,5 – 3,3% GDP từ nông nghiệp và chi phí để khắc phục hậu quả

Ấn Độ là quốc gia có dân số hơn 1 tỷ người Đây là quốc gia sản xuất nhiều lương thực nhất thế giới nhưng lại luôn bị hạn hán lấy đi rất nhiều thành quả lao động của mình Năm 1957-58, hạn hán đã làm giá trị sản xuất nông nghiệp ở quốc gia này chỉ còn 50% so với năm trước đấy Không dừng lại đó, Ấn

Độ có tới 285 triệu dân và 60% diện tích cây trồng cũng bị tác động khi hạn hán gây hại vào năm 1987 Đến năm 2002 hạn hán lại quay trở lại với quốc gia Nam

Á này, và lần này là mức gây thiệt hại tới 15% sản xuất cây lấy hạt làm ảnh hưởng trực tiếp đến 55% đất nước và 300 triệu dân

Cũng tại Việt Nam thì giai đoạn từ 1959 – 2004 cũng đã có 17 năm xảy ra hạn hán (Pandey, 2007) Với tần xuất hạn hạn xuất hiện là 0,3 Trong khi đó điều này ở Ấn Độ và Thái Lan là 0,46 và 0,45 Tần suất xuất hiện hạn hán được đánh giá là cao ở tất cả các nước nghiên cứu với mức biến động là 0,21 (Nêpan) đến

0,46 (Ấn Độ và Inđônêsia) (Pandey, 2007) Năm 2004,Việtnam đã xảy ra hạn hán ở các tỉnh miền núi phía Bắc với tổng thiệt hại lên tới 80 triệu đôla và 1 triệu dân ở 8 tỉnh miền núi chịu ảnh hưởng(Pandey, 2007)

Bảng 1.1 Thiệt hại do hạn hán gây ra hàng năm trên thế giới

Năm Đất nước chịu ảnh

hưởng Thiệt hại gây nên bởi hạn hán

1980-84 Khu vực Đông Bắc Châu

Phi (Sừng Châu Phi) Khoảng 40 triệu người chịu ảnh hưởng ở khu vực này 1980-85 Châu Phi Xung quanh 150 triệu người ở Châu Phi chịu ảnh hưởng

1983-84 Hoa Kỳ, Châu Âu và

Châu Phi

Sản lượng ngũ cốc của thế giới giảm 5% so với năm trước

đó 1991-92 Châu Phi Sản lượng Ngô giảm 60% và đây là nguyên nhân dẫn đến

việc nhập khẩu 5 triệu tấn ngô vào năm tiếp theo

2002 Vùng ven Sahara,

Châu Phi Hơn 40 triệu người đối mặt với khủng hoảng lương thực

2004 Châu Phi Khủng hoảng, suy dinh dưỡng và chết đói xảy ra khắp

Châu Phi

2004 Trung Quốc

Hạn ảnh hưởng đến 23 triệu dân ở 52% các tỉnh, tác động đến 16 triệu ha các cây trồng khác và mất ít nhất 1,3% đóng góp GDP từ nông nghiệp

Hàng

năm Trung Quốc

Hàng năm hạn hán làm mất đi 0,5-3,3% đóng góp cho GDP từ nông nghiệp

1957-58 Ấn Độ Sản xuất nông nghiệp giảm 50% so với năm trước

1987 Ấn Độ Ảnh hưởng đến 60% diện tích cây trồng và 285 triệu dân

2002 Ấn Độ Tác động đến 55% diện tích đất nước và 300 triệu dân

Sản xuất cây lấy hạt và lúa gạo giảm 15% và 19% giá trị

1998 Thái Lan Tác động đến 95% các tỉnh, ảnh hưởng đến 0,9 triệu ha trồng trọt

và mất gần 2,4% đóng góp của nông nghiệp cho GDP

2004 Thái Lan

Ảnh hưởng đến 8 triệu người ở 92% đất nước với hơn 2 triệu ha canh tác bị gây hại và mất tới 2,2% đóng góp của nông nghiệp cho GDP

2004 Việt Nam Ảnh hưởng đến 1 triệu dân ở 8 tỉnh miền núi và sản xuất

nông nghiệp bị mất gần 80 triệu đô la Mỹ Hàng

năm Hoa Kỳ

Hàng năm giá trị mất đi do hạn hán tương đương 6-8 tỷ đô

la Mỹ

Nguồn:Pandey, 2007

Trong những thập kỷ tiếp theo, sẽ có nhiều thách thức được đặt vào nguồn nước dành cho canh tác nông nghiệp Nhu cầu sử dụng nước trong nông nghiệp

sẽ tiếp tục ở mức cao do sự tăng trưởng kinh tế và áp lực dân số ngày càng tăng Những biến đổi khí hậu liên quan đến nước chủ yếu bao gồm những thay đổi về cường độ, khối lượng, và biến đổi của lượng mưa Thay đổi trong thời gian và phân phối lượng mưa (ví dụ, lượng mưa biến đổi) được kết hợp với nhiều ngập lụt thường xuyên nghiêm trọng, và hạn hán ở nhiều khu vực Khu vực có lượng mưa dự kiến sẽ tăng đối mặt với lũ lụt thường xuyên hơn và nghiêm trọng cũng như sự xói mòn và bồi lắng hồ chứa tăng, trong khi khu vực dự kiến giảm lượng

mưa sẽ giảm lượng nước sẵn có và hạn hán gia tăng (Kundzewicz et al., 2007; Bates et al., 2008) Mặc dù chỉ là dự đoán nhưng lượng mưa trong tương lai sẽ

tăng chủ yếu được ở các vĩ độ cao, giảm trong các vùng cận nhiệt đới và vĩ độ

thấp hơn (Bates et al., 2008)

1.4.2 Ảnh hưởng của hạn đến sinh trưởng và phát triển cây đậu tương

Các nghiên cứu trên đồng ruộng cho thấy hạn hán dẫn đến làm suy giảm đáng kể năng suất hạt đậu tương (24 ~ 50%) tùy thuộc địa điểm và thời gian Nhiều nỗ lực đã được đưa vào xem xét những ảnh hưởng của hạn hán và tưới tiêu

ở các giai đoạn sinh dưỡng khác nhau về sản xuất đậu tương Một thí nghiệm đồng ruộng trong 2 năm của Brown (1985) trên 4 giống Davis, Lee 74, Sohoma

và Centennial chứng minh rằng cây đậu tương khi bị hạn tại giai đoạn nở hoa rộ hoặc giai đoạn hình thành quả sẽ làm giảm sản lượng đáng kể

Một phân tích sâu về những ảnh hưởng của hạn ở các giai đoạn phát triển khác nhau lên năng suất hạt đậu tương của giống Douglas đã được đưa ra bởi Ecketal (1987) Trong nghiên cứu của họ, năng suất mất đi nghiêm trọng nhất khi hạn xảy ra trong suốt giai đoạn phát triển hạt (từ lúc hình thành hạt đến khi hạt bắt đầu chín), kết quả là giảm 45% và 88% năng suất tương ứng trong hai năm

liên tiếp (Ecketal, 1987) Bên cạnh đó, Desclaux et al (2000) đã tiến hành một

phân tích toàn diện các yếu tố cấu thành năng suất khi gặp xử lý hạn giống đậu tương Weber ở các giai đoạn phát triển khác nhau Trong thí nghiệm này, xử lý hạn bằng phương thức không tưới trong 4-5 ngày cho đến khi lượng nước trong

cây giảm đi 50% hoặc 30% so với các bình thường Kết quả chủ yếu cho thấy tác dụng phụ khác nhau của hạn lên tăng trưởng số đốt ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, chiều dài của lóng ở cả quá trình sinh trưởng sinh dưỡng và ra hoa, kích thước thân và diện tích lá giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, tỷ lệ chất khô quả trên chất khô tổng số và khối lượng hạt ban đầu ở giai đoạn hình thành vỏ quả, số hạt trên quả và khối lượng hạt ở giai đoạn hình thành và làm hạt Ảnh hưởng nghiêm trọng nhất của hạn đã được quan sát trong suốt thời gian làm hạt

Mặt khác, Korte et al (1983) đã tiến hành một nghiên cứu trong 3 năm

trên 8 giống đậu tương để đánh giá nâng cao năng suất bằng tưới tiêu, sử dụng cây đậu tương không được tưới như nhóm đối chứng Các giống thí nghiệm đã được tưới ở các giai đoạn sinh trưởng phát triển khác nhau (một hoặc kết hợp nhiều giai đoạn khác nhau), bao gồm giai đoạn ra hoa, giai đoạn kéo dài quả và giai đoạn hình thành hạt Kết quả chỉ ra rằng năng suất mẫn cảm với việc tăng cường tưới nước, ở giai đoạn kéo dài của quả và giai đoạn hình thành hạt Đối với 5 giống, hiệu ứng tăng cao nhờ tưới nước theo thứ tự: giai đoạn hình thành hạt > giai đoạn kéo dài quả > giai đoạn nở hoa – nở hoa rộ Một thí nghiệm riêng

biệt được thực hiện bởi Kadhem et al (1985) đã chỉ ra rằng tưới nước sẽ làm

tăng cường sự kéo dài của quả giai đoạn này và ảnh hưởng tích cực lên sự hình thành năng suất hạt

Những nghiên cứu trên đã chứng minh rõ ràng rằng tưới nước sẽ ảnh hưởng đến sự hình thành năng suất hạt của đậu tương, mặc dù giai đoạn phát triển được cho mẫn cảm nhất đối với hạn là khác nhau giữa giống và ở các nghiên cứu khác nhau Ngược lại, có những nghiên cứu gây tranh cãi về ảnh hưởng của hạn đối với chất lượng hạt đậu tương Tỷ lệ nảy mầm là một tiêu chí quan trọng để đánh giá chất lượng hạt Một nghiên cứu đồng ruộng trong 2 năm tiến hành trên 3 giống đậu tương của Maturity Group (MG) IV, V và VI tương ứng ở miền nam Hoa Kỳ cho thấy tỷ lệ hạt nẩy mầm giảm khi cây bị hạn đến 80% (xử lý hạn ở bất kỳ thời điểm nào trong giai đoạn sinh trưởng sinh thực) so với đối chứng không hạn (Heatherly, 1993) Kết quả này cũng được khẳng định

thêm bởi một thí nghiệm trong nhà lưới cho thấy rằng tỷ lệ nảy mầm đã được giảm xuống ở các hạt có kích thước trung bình thu được từ những cây bị hạn

trong thời gian hình thành hạt (Samarah et al., 2009)

Ngược lại, trong một thí nghiệm trong nhà lưới bằng cách sử dụng giống

Gnome (Dornbos et al., 1989), hạn làm giảm năng suất hạt chủ yếu là do sự giảm

số lượng hạt Tuy nhiên, chỉ có giảm nhẹ về tỷ lệ nảy mầm (so với tiêu chuẩn) và khối lượng khô của trục phôi của những hạt thu được ở những cây xử lý hạn Các tác giả cho rằng hạn ảnh hưởng đến năng suất hạt giống lớn hơn so với ảnh hưởng đến chất lượng hạt Kết quả này được khẳng định bởi một thí nghiệm riêng biệt sử dụng bốn giống khác để kiểm chứng là (Essex, Union, Harper và McCall), trong đó hạn đã không làm ảnh hưởng nhiều đến chất lượng giống ở việc giảm tỷ lệ nảy mầm hoặc sức sống, trừ những hạt bị teo lại, phẳng, và kém

phát triển hạt (Vieira et al.,1992)

Các nghiên cứu của Dornbos and Mullen (1991) tiếp tục cho thấy rằng tác động của hạn hán đối với tỷ lệ nảy mầm của hạt thu được từ cây gặp hạn là có ý nghĩa hơn khi nhiệt độ không khí tăng đến 35 °C Các tác giả cũng cho biết có sự gia tăng trong tỷ lệ hạt cứng khi tăng thời gian bị hạn, và một mối tương quan nghịch giữa trọng lượng hạt và tỷ lệ hạt cứng Hạt cứng sẽ có áo hạt ít thấm, nó

sẽ ngăn cản sự nảy mầm của hạt.Trong kết luận, hạn ảnh hưởng rõ rệt chất lượng hạt trên một số giống đậu tương Tuy nhiên, sự khác biệt giữa các nghiên cứu khác nhau cho thấy rằng hiệu ứng như vậy không bao quát cho tất cả các giống trong những điều kiện xử lý hạn khác nhau

Hàm lượng protein và dầu trong hạt là những thông số chính xác định giá trị dinh dưỡng của đậu tương Đậu tương có hàm lượng protein tương quan nghịch

với lượng dầu trong hạt (Chung et al., 2003) Một thí nghiệm về nước tưới thực

hiện trên giống đậu tương Gnome và Hodgson 78 trong điều kiện nhà lưới cho thấy hàm lượng protein tăng 4,4% và hàm lượng dầu giảm 2,6% trong điều kiện hạn nặng (Dornbos and Mullen, 1992) Hơn nữa, một thí nghiệm đồng ruộng trong

6 năm đã được tiến hành sử dụng 60 dòng và giống đậu tương (Hình 2.2) Các kết

quả khẳng định có mối tương quan nghịch giữa hàm lượng protein và hàm lượng dầu cũng như ảnh hưởng của hạn hán đối với hàm lượng protein và hàm lượng

dầu hạt trong hạt (Vollmann et al., 2000) Các thay đổi hàm lượng protein hạt và

hàm lượng dầu là do phần lớn sự khác biệt về lượng mưa trong giai đoạn làm hạt

Hình 1.3: Biến động của hàm lượng protein và dầu hàm lượng trong hạt của

của 60 dòng, giống đậu tương và lượng mưa qua các năm

Hạt đậu tương cũng rất giàu isoflavones, một nhóm các chất chuyển hóa trung gian hình thành nên estrogen, kháng nấm, kháng khuẩn và các chất tăng cường hoạt động của cơ thể (Eldridge and Kwolek, 1983) Hàm lượng

isoflavones sẽ bị ảnh hưởng bởi hạn hán trong quá trình làm hạt (Caldwell et al.,

2005) Hạn làm giảm hàm lượng tổng số của isoflavone trong hạt đậu tương ở điều kiện dưới 28 ° C và 700 ppm CO2, nhưng lại làm tăng chỉ số này khi xử lý hạn ở 23 ° C và 700 ppm CO2 Kết quả cho thấy rằng hàm lượng isoflavone trong đậu tương mẫn cảm với hạn hán nhưng theo các hướng khác nhau tùy thuộc các yếu tố môi trường khác bao gồm nhiệt độ và độ CO2

1.5 Nghiên cứu về khả năng chống chịu hạn cây đậu tương

Điều chỉnh hình thái là phương thức đôi khi hiệu quả để tránh hạn hán Một số đặc điểm liên quan đến rễ đã được coi như các chỉ số đánh giá khả năng

chịu hạn ở cây đậu tương (Garay and Wilhelm, 1983; Liu et al., 2005) Những

điều chỉnh hình thái lá có thể đóng một vai trò trong khả năng chịu hạn Một số giống cây trồng tận dụng từ việc duy trì diện tích lá có thể sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của cây đậu tương sau khi giai đoạn hạn đi qua (Manavalan

et al., 2009) Khi bị hạn, giống đậu tương chịu hạn sẽ cho thấy một diện tích lá

lớn hơn khi so sánh với các giống ít chống chịu hơn (Stolf-Moreira et al., 2010)

Hiện tượng này có liên quan với khả năng làm giảm độ nhạy khí khổng và giảm khả năng quang hợp ở cây có khả năng chống chịu hạn Trong trường hợp này, các giống cây chịu hạn có thể hưởng lợi từ việc giảm sự mất nước khi giảm quang hợp

Bộ rễ là một trong những bộ phận quan trọng của cây thực hiện nhiệm vụ lấy nước cung cấp cho các hoạt động sống và phát triển của cơ thể thực vật Ở cây đậu tương sự thích nghi với các điều kiện hạn hán chủ yếu thông qua việc

phát triển rễ trụ để có thể tìm kiếm các nguồn nước từ các lớp đất sâu (Taylor et

al. , 1978) Bên cạnh đó hệ thống rễ sợi phát triển cũng giúp cho cây có thể vươn tới các lớp đất có độ ẩm cao và tìm kiếm các chất dinh dưỡng Một trong những nhân tố chính ảnh hưởng đến độ sâu của rễ đậu tương là tỉ số kéo dài rễ trụ (taproot elongation rate) Do rễ trụ được hình thành đầu tiên ở đậu tương, chính

vì thế việc xác định các giống đậu tương có đặc tính kéo dài rễ trụ nhanh sẽ cho phép xác định khả năng đâm sâu của rễ Sự khác nhau về tính trạng kéo dài bộ rễ

ở các giống đậu tương đã được nghiên cứu khá chi tiết ở trong điều kiện nhà lưới Kaspar (1984) đã đánh giá 105 giống đậu tương khác nhau cho thấy tỉ số kéo dài

rễ trụ khác nhau giữa các giống vào khoảng 1,3 cm/ngày

Hạn chế về nước ở cây đậu tương thường làm tăng sinh khối của rễ, từ đó làm tăng tỉ lễ rễ/thân Nghiên cứu cho thấy ở cây đậu tương không được tưới

nước thì bộ rễ có chiều dài hơn hẳn ở cây đậu tương được tưới nước (Huck et al.,

1983), ngoài ra các nhà khoa học cũng nhận thấy mối tương quan rất chặt chẽ đối với nhiều tính trạng rễ như khối lượng khô, chiều dài tổng số, cấu trúc và số lượng rễ nhánh ở các giống chịu hạn Những tính trạng này thường được dùng như các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá và nhận dạng các giống đậu tương có

tính chịu hạn Ở cây đậu tương, khi hạn hán xảy ra ở các giai đoạn sớm hay muộn của giai đoạn sinh trưởng sinh sản làm tăng mạnh sự phát triển bộ rễ, đặc biệt là hệ thống rễ ở các lớp đất sâu Trong một nghiên cứu khác cho thấy cây đậu tương khi bị xử lý hạn ở giai đoạn trước khi ra hoa sẽ cho năng suất cao hơn những cây đậu tương bị xử lý hạn ở giai đoạn sau khi nở hoa, điều này được giải thích là do chúng đã phát triển bộ rễ đầy đủ để thích ứng với điều kiện hạn trước

khi nở hoa (Hirasawa et al., 1994)

Sự phân bố rễ được đo theo chiều rộng và theo chiều dài bộ rễ hoặc tính bằng khối lượng chất khô bộ rễ ở các độ sâu khác nhau (Benjamin and Nielsen, 2006), chỉ tiêu này sẽ thay đổi trong các giống đậu tương chịu hạn dưới điều kiện khô hạn Trong mùa xảy ra hạn hán, cây sẽ có mật độ rễ thấp trong lớp đất bề mặt vốn khô hạn nhưng lại có mật độ rễ cao ở tầng đất sâu hơn, nơi hàm có lượng nước cao hơn bề mặt đất (Garay and Wilhelm, 1983) Hơn nữa, bằng cách

sử dụng dữ liệu từ các giống đậu tương chịu hạn hán, người ta nhận thấy rằng có một sự tương quan thuận giữa khả năng chịu hạn và tỷ lệ khối lượng rễ khô /khối lượng cây khô; tỷ lệ tổng chiều dài rễ / khối lượng thân và tỷ lệ số rễ/khối lượng

thân (Liu et al., 2005)

Để tồn tại trong một thời gian hạn hán kéo dài, điều quan trọng là lá đậu tương có thể điều chỉnh độ nhạy khí khổng của nó để ngăn chặn sự bay hơi nước quá mức Ví dụ, sau 30 ngày xử lý hạn, giống đậu tương chịu hạn MG / BR46 cho thấy khả năng giảm độ dẫn khí khổng cao hơn khi so sánh với giống mẫn

cảm BR16 (giảm 65% so với 50%) (Stolf-Moreira et al., 2010) Sau 45 xử lý,

việc giảm độ nhạy khí khổng không còn nhận thấy ở các giống nhạy cảm trong khi nó đã đạt đến 79% ở các giống chống chịu

Các nhà nghiên cứu của Mỹ vừa công bố kết quả nghiên cứu của họ về cơ

sở di truyền của đậu tương chịu hạn tập trung vào ba đặc điểm cụ thể có thể làm cho cây trồng chịu hạn hơn và dẫn đến tăng năng suất như tỷ lệ thoát hơi nước của cây trong điều kiện không khí khô; tốc độ của thay đổi tỷ lệ thoát hơi khi điều kiện đất đai trở nên khô hơn và khả năng cố định đạm của các cây trong đất khô Kết quả cho thấy quá trình cố định nitơ là tính trạng chịu hạn quan trọng nhất

(Jyostna et al., 2014) Tăng "khả năng cố định đạm khi chịu hạn " được dự đoán

sẽ dẫn đến tăng năng suất 85% hoặc cao hơn trong hầu hết các vùng của Mỹ

Chu Hoàng Mậu (2008) nghiên cứu đặc điểm phản ứng của các giống đậu tương với hạn ở giai đoạn hạt nảy mầm và cây non của của các giống đậu tương địa phương trồng tại Tây Nguyên bao gồm Duy Linh (Lâm Đồng), Sa Thầy (Kon Tum), Chưmnga (Đăk Lăk), Azưmpa (Gia Lai) và giống đối chứng NH9 đồng thời phân lập gen chaperonin (liên quan đến tính chịu hạn của các giống đậu tương) xác định trình tự gen chaperonin tế bào chất từ giống đậu tương địa phương có 6 vị trí amino acid thay đổi so với Bonminori - Nhật Bản và 6 vị trí thay đổi này tương tự như gen chaperonin của giống chịu hạn Cúc vàng, chúng

có độ tương đồng rất lớn (98,74%), trong đó 2 vị trí thay đổi theo quy luật biến đổi của các enzyme chịu nhiệt

1.6 Nghiên cứu về chọn giống đậu tương chống chịu hạn Việt Nam những năm qua

Ở trong nước nhiều công trình nghiên cứu về giống đậu tương đã được công bố Tính từ năm 1987 đến nay, Việt Nam đã có 31 giống đậu tương được công nhận chính thức và tạm thời, những giống được giới thiệu ở miền Bắc qua công tác nghiên cứu của nhiều Viện Trường trong thời gian gần đây như ĐVN 5,

DT 2001, ĐT 2006, AK 05 và các giống đậu nành đột biến như DT 96, DT 84,

DT 10, ĐT 26, ĐT 27 không những cho năng suất cao mà còn có khả năng chịu hạn, đã phát huy tốt trong sản xuất

Công trình nghiên cứu có hệ thống tập đoàn giống đậu tương chịu hạn, nghiên cứu phương pháp tuyển chọn, đánh giá tính chịu hạn của Nguyễn Huy Hoàng, Trần Đình Long (1996), thông qua phương pháp đánh giá trong phòng nảy mầm trên nước đường sachasose, phương pháp làm héo khô Kết quả từ trên

1000 mẫu giống nhập nội từ 45 nước, đã phân lập được 148 mẫu giống có khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây con

Nghiên cứu phân tích sự liên hệ giữa thành phần axit amin, tổng hợp protein, enzim α-amylase với tính chịu hạn của 11 giống đậu tương địa phương Sơn La (Chu Hoàng Mậu và Nguyễn Thúy Hường, 2006) cho thấy, có sự đa dạng

di truyền về tính chịu hạn của các giống đậu tương, trong điều kiện hạn, cây đậu tương giảm tổng hợp protein và tăng hàm lượng proline, đường, hoạt độ của enzym α-amylase

Nghiên cứu tuyển chọn đánh giá giống đậu tương chịu hạn đã được tiến hành tại Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, bằng các phương pháp đánh giá tại giai đoạn hạt qua xử lý áp suất thẩm thấu trong dung dịch polyethylene glycol

6000, giai đoạn hoa, làm quả bước đầu đã kết luận được một số giống có triển vọng chịu hạn, đề tài này đã góp phần xác định phương pháp đánh giá khả năng chịu hạn của đậu tương phù hợp với điều kiện nghiên cứu ở nước ta (Vũ Ngọc Thắng, 2008)

Tại Viện Di truyền Nông nghiệp, từ năm 1992 đã bắt đầu chú trọng nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương chịu hạn, kết quả sau 17 năm, từ trên 67 tổ hợp lai và xử lý đột biến trên 6 giống (tia Gamma – Co60 liều lượng 150, 180,

200, 250 Gy) đã chọn tạo được 2 giống DT95 (đột biến từ giống AK04) và DT96 (xử lý đột biến trên con lai DT84 x DT90) có khả năng chịu hạn, kháng bệnh khá

Từ năm 2001, Viện Di truyền Nông nghiệp cũng là cơ quan đại diện cho Việt Nam tham gia phối hợp trong khuôn khổ Diễn đàn Hợp tác Hạt Nhân Châu

Á (FNCA) về Chương trình Chọn giống Đột biến Phóng xạ với sự tham dự của 9 nước trong Diễn đàn và 5 nước tham gia về đề tài “Chọn tạo giống Đậu tương đột biến chịu hạn”, Giống DT96 được Hội nghị tổng kết đánh giá cao về sự cố gắng của Việt Nam trong chọn tạo giống theo hướng chịu hạn (FNCA’s Minutes, 2006) Việt nam đã thu thập nguồn gen các giống chịu hạn, bước đầu sơ bộ xác định một

số giống triển vọng chịu hạn từ Mehico như HC.200, HC.100, từ Philippines như Psy 4, Psy5… Kết quả lai hữu tính giữa 2 giống DT2001/HC100 kết hợp gây tạo đột biến ở F4 và chọn lọc phả hệ theo các tiêu chí chống chịu hạn, bệnh, chịu nhiệt, thích ứng rộng 3 vụ/năm, Viện DTNN đã chọn tạo thành công nhiều dòng

có khả năng đề khángcao với các điều kiện khó khăn như DT2008, DT2001, DT2005, DT2006, DT96, DT95

Mai Quang Vinh và cộng sự (Viện Di truyền Nông nghiệp) qua nhiều năm nghiên cứu đã tuyển chọn được giống đậu tương chịu hạn DT2008 là giống lai

giữa DT2001 x HC100 (gốc Mehico) kết hợp đột biến và chọn lọc theo tiêu chuẩn thích ứng và chống chịu DT2008 có hoa tím, lông nâu, vỏ quả vàng, hạt vàng to (khối lượng 1.000 hạt: 200 – 260 g), rốn hạt màu đen, chất lượng tốt: protein: 40% Thuộc dạng hình cao cây, phân cành khỏe, số quả chắc trên cây từ

35 – 200 quả, tỷ lệ hạt/quả từ 2,0 – 2,2, năng suất 20 – 40 tạ/ha, có khả năng chống chịu tổng hợp với nhiều yếu tố bất lợi của sản xuất: hạn, úng, nhiệt độ, các loại bệnh, đất nghèo dinh dưỡng, cho năng suất cao 1,5 – 2 lần so với các giống

cũ như DT84 trong các điều kiện sản xuất khó khăn của vụ xuân, vụ đông, các vùng khô hạn, lạnh

Trong chương trình nghiên cứu chọn tạo giống đậu tương chịu hạn, kế thừa nguồn gen nhập nội từ Trung tâm Công nghệ Sinh học Đậu tương Missouri, Hoa Kỳ, nhiều giống đậu tương chịu hạn có hệ số héo chậm PI 416937, PI

471938 được sử dụng lai tạo với nhiều giống năng suất cao đã tạo ra nhiều dòng chịu hạn triển vọng

Thêm vào đó, cũng trong chương trình nghiên cứu phối hợp với Trung tâm Công nghệ Sinh học Đậu tương thuộc Đại học Missouri Hoa Kỳ và Viện Khoa học Cây trồng thuộc Cục Quản lý và Phát triển Nông thôn Hàn Quốc, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam đang quản lý rất nhiều dòng lai F6 của 35 quần thể tái tổ hợp với nhiều tính trạng quý hiếm: chịu hạn, chịu úng, kháng tuyến trùng, kháng bệnh rỉ sắt, hàm lượng dầu cao, nhóm thực phẩm chức năng với hàm lượng allergin thấp và nguồn gen có chứa Omega α cao Đây là nguồn vật liệu phong phú, giàu tiềm năng để phát triển giống mới có định hướng Kết quả đánh giá các dòng lai qua các thế hệ đã tuyển chọn được một số dòng đậu nành chịu hạn, có thực phẩm chức năng cao, có triển vọng để phát triển giống mới trong những năm tới

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu:

2.1.1 Vật liệu nghiên cứu:

Thí nghiệm gồm29 mẫu giống đậu tươngtrong ngân hàng gen cây trồng- Trung tâm Tài nguyên Di truyền thực vật Việt Nam (PRC) cung cấp và giống đối chứng DT96

ST

7 4962 Đậu tương Trung Quốc hạt nhỏ G7 PRC Việt Nam

8 4963 Đỗ tương hạt xanh vàng rốn đen G8 PRC Việt Nam

10 4978 Cúc Hà Bắc Đại Kim Phúc Yên G10 PRC Việt Nam

Ghi chú: PRC Việt Nam - Trung tâm Tài nguyên Di truyền thực vật Việt Nam

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu

-Địa điểm: Khu thí nghiệm đồng ruộng khoa Nông Học, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam

- Đất có thành phần cơ giới nhẹ, tơi xốp, chủ động tưới tiêu Đất được làm

kĩ, sạch cỏ dại, san phẳng, lên luống

2.1.3 Thời gian nghiên cứu

Thí nghiệm được tiến hành trong vụ Xuân năm 2015

- Thí nghiệm 1: Được gieo hạt ngày 10/02/2015

- Thí ngiệm 2: Được gieo hạt ngày 10/05/2015

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc điểm sinh trưởng phát triển của các mẫu giống

- Đánh giá mức độ nhiễm một số loại sâu bệnh hại trên đồng ruộng

- Đánh giá yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các mẫu giống

- Đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài bao gồm 2 thí nghiệm:

- Thí nghiệm 1 (Thí nghiệm đồng ruộng): Đánh giá sự đa dạng di truyền dựa trên hình thái của các mẫu giống

- Thí nghiệm 2 (Thí nghiệm gây hạn nhân tạo trong nhà lưới có mái che): Đánh giá khả năng chịu hạn trong điều kiện hạn của các mẫu giống phục vụ cho công tác chọn giống đậu tương chịu hạn

2.3.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1:Thí nghiệm được bố trí lặp lại hai lần Mỗi một dòng,

giống được gieo thành 2 hàng, mỗi hàng có chiều dài 2,5 m được gieo 25 hạt

Thí nghiệm 2:Thí nghiệm gây hạn nhân tạo trong nhà lưới có mái che

được thực hiện trên 9 mẫu giống triển vọng với giống đối chứng DT96 (9 mẫu giống này được rút ra từ thí nghiệm trong vụ thu đông 2014)

Giá thể trồng: Đất thịt + Cát + phân bón lót Hỗn hợp giá thể này được đóng vào ống hình trụ làm bằng nilon có chiều cao 80cm, đường kính 10cm

Điều kiện và kỹ thuật chăm sóc: Thí nghiệm được tiến hành trong nhà lưới

có mái che Hạt được gieo trong ống bầu đã chuẩn bị ở độ sâu 2cm (có cắm thước đánh dấu giúp cho việc đo sau này) Cây được tưới nước hàng ngày để

đảm bảo độ ẩm cho các cây là như nhau (Nguyễn Bình Anh Thư và cs, 2014)

Thí nghiệm gây hạn nhân tạo trong nhà lưới có mái che: Thực hiện trong các hình trụ làm bằng nilon (cao 80 cm, đường kính 10 cm) trên 12 cây mỗi giống Đánh giá ở giai đoạn cây con, sau 12 ngày sau trồng cây sẽ không được tưới trong 15 ngày Trong giai đoạn này cứ 7 ngày đo độ ẩm của đất 1 lần Đối chứng trong mỗi giống làm tương tự nhưng vẫn tưới nước cho cây để đảm bảo điều kiện sinh trưởng bình thường (Nguyễn Bình Anh Thư và cs, 2014)

2.3.2 Quy trình kĩ thuật áp dụng trong thí nghiệm

- Bón lót toàn bộ lượng phân chuồng và phân lân

- Bón thúc chia làm 2 lần, kết hợp với làm cỏ, xới xáo, vun nhẹ:

+ Lần 1: Bón 1/2N + 1/2K, khi cây có 2 – 3 lá thật, bón cách gốc 3cm + Lần 2: Bón 1/2N + 1/2K, trước khi cây ra hoa

- Xới xáo:

+ Lần 1: Khi cây có 2 – 3 lá thật, xới xáo kết hợp với vun nhẹ

+ Lần 2: Trước khi cây ra hoa, xới sâu 5 – 7cm, vun cao để chống đổ

- Tưới tiêu nước: Đảm bảo đất đủ ẩm để cây sinh trưởng, phát triển tốt Tùy vào điều kiện thời tiết khí hậu mà có biện pháp tưới tiêu hợp lí, chú ý tránh cây bị ngập úng

- Phòng trừ sâu bệnh: Thương xuyên kiểm tra đồng ruộng để phát hiện sớm

và có biện pháp phòng trử sâu bệnh kịp thời

2.3.3 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi

2.3.3.1 Thí nghiệm 1

a.Hình thái :

- Thân mầm có mầu xanh hoặc tím, được theo dõi sau mọc mầm

- Màu sắc lông phủ, mức độ phân cành

- Lá được theo dõi về màu sắc và hình dạng lá (hình mác, trứng, trái xoan) sau mọc mầm

- Dạng cây, kiểu sinh trưởng được theo dõi khi cây ra hoa

- Màu sắc hoa (xanh hay tím) cũng được theo dõi khi cây ra hoa

- Màu sắc vỏ hạt (vàng, vàng sáng, xanh vàng,…), rốn hạt (nâu nhạt, nâu, xám đen, ) được theo dõi khi quả chín

- Chiều cao đóng quả, chiều cao thân chính (đo từ hai lá mầm tới đỉnh sinh trưởng ngọn)

b Các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển:

- Thời gian và tỉ lệ mọc mầm:

+ Thời gian mọc mầm (ngày):

Thời gian mọc mầm = ∑ nixi/∑n

Trong đó:

ni: số cây mọc ngày theo dõi thứ i

xi: ngày theo dõi thứ i

∑n: tổng số cây mọc

+ Tỉ lệ mọc mầm (%) = số hạt mọc mầm / số hạt gieo

- Thời gian mọc đến ra hoa được tính từ 50% số cây mọc đến 50% số cây

ra hoa

- Thời gian sinh trưởng (ngày) được tính từ khi gieo đến khi thu hoạch

- Động thái tăng trưởng chiều cao thân chính được đo từ đốt 2 lá mầm đến đỉnh sinh trưởng, từ khi cây có 3 lá thật, 7 ngày đo 1 lần, theo dõi 5 cây/dòng, giống

- Khả năng hình thành nốt sần: nột sần được đếm và cân khối lượng trên3

cây/dòng, giống, rồi lấy trung bình Đếm tổng số nốt sần và cân khối lượng nốt sần hữu hiệu

+ Phương pháp làm: Trước khi nhổ cây 15 phút tưới nước đẫm, nhổ cây nhẹ nhàng, rửa sạch bộ rễ trong chậu nước và đếm số nốt sần

- Khả năng phân bố của rễ: Đo chiều rộng và chiều sâu phân bố của rễ khi đặt rễ ở trạng thái tự nhiên Đo trên 3 cây ở mỗi dòng, giống rồi lấy trung bình

- Khả năng tích lũy chất khô (g/cây): Tính khối lượng cây tươi, sấy khô đến khối lượng không đổi và cân khối lượng cây khô trên 3 cây mỗi dòng, giống

- Tỉ lệ rễ/thân lá: Tính khối lượng rễ/ khối lượng thân lá khô trên 3 cây ở mỗi dòng, giống

- Phương pháp: Các chỉ tiêu khả năng phân bố của rễ, khối lượng khô, số lượng và khối lượng nốt sần tiến hành đo đếm vào 2 thời kì:

- Diện tích lá trên một cây (dm2/cây)

Tính LAI theo công thức:

LAI (m2 lá/ m2 đất) = (Diện tích lá/cây x mật độ)/ m2 đất

- Phương pháp : Các chỉ tiêu diện tích lá được đo ở 2 thời kì :

+ Thời kì ra hoa rộ

+ Thời kì quả mẩy

d Khả năng chống chịu sâu bệnh

- Mức độ nhiễm sâu hại: Được đánh giá QCVN01 – 58:2011 – BNNPTNT + Sâu cuốn lá: Tỉ lệ lá bị cuốn / ∑ lá điều tra

+ Mức độ nhiễm bệnh: Được đánh giá QCVN01 – 58:2011 – BNNPTNT + Bệnh lở cổ rễ: Tính tỉ lệ % cây bị hại

+ Bệnh gỉ sắt, sương mai, phấn trắng: Đáng giá theo bệnh từ 0 – 5 như sau: +) Cấp 0: Không bị bệnh

- Số đốt hữu hiệu/ thân chính

- Tổng số quả trên cây

- Tỉ lệ quả chắc (%) = ∑quả chắc/ ∑quả trên cây

- Tỉ lệ quả có 1,2,3 hạt (%)

- Khối lượng 1000 hạt (P1000 hạt)

- Năng suất cá thể (g/cây) = Khối lượng của 5 cây/ 5

- Năng suất lí thuyết (tạ/ha) = Năng suất cá thể x mật độ x 10000 m2

- Năng suất thực thu (tạ/ha) = (năng suất ô x 10000 m2)/ m2

2.3.3.2 Thí nghiệm 2:

Các chỉ tiêu và phương pháp:

- Phương pháp đánh giá: Sau 27 ngày, tiến hành đo đếm ngay sau khi cắt bỏ túi nilon, loại bỏ đất (Nguyễn Bình Anh Thư và cs, 2014)

Các chỉ tiêu theo dõi:

- Các chỉ tiêu đánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống:

+ Chiều dài rễ cọc

+ Chiều cao cây

+ Trọng lượng khô của rễ và thân: Cân khối lượng tươi; sấy khô ở 65°C đến khối lượng không đổi, cân lại để có khối lượng khô

+ Thể tích rễ

+ Hàm lượng nước tương đối:

RWC% =

Trong đó: FW: Khối lượng tươi của 1cm2 lá

DW: Khối lượng khô của 1cm2 lá

TW: khối lượng trương nước của 1cm2 lá (1cm2 lá được ngấm