Thu thập, đánh giá, bảo tồn nguồn gen cây lúa cạn tại các tỉnh miền bắc việt nam

Để ngăn chặn sự xói mòn nghiêm trọng tài nguyên di truyền thực vật cho lương thực và nông nghiệp của Việt Nam nói chung và tài nguyên di truyền giống lúa cạn nói riêng, Nhà nước đã có nh

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

- -

BÁO CÁO KẾT QUẢ

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP BỘ

Mã số: B2009-TN03-12

Thời gian thực hiện :Năm 2009-2010

Địa điểm thực hiện :Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên

THÁI NGUYÊN - 2011

TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI NCKH CẤP BỘ

Tên đề tài: “Thu thập, đánh giá, bảo tồn nguồn gen cây lúa cạn tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam”

Mã số: B2009 - TN03 - 12

Cơ quan chủ trì: Đại học Nông lâm Thái Nguyên

Cơ quan và cá nhân phối hợp

1 ThS Lê Thị Kiều Oanh - Khoa Nông học, Đại học Nông lâm Thái Nguyên

- Thu thập các giống lúa cạn tại một số tỉnh phía Bắc

- Đánh giá các đặc điểm hình thái, nông học, chống chịu, năng suất và phân loại các giống lúa thu thập được

- So sánh một số giống điển hình trong tập đoàn

3 Kết quả đạt được

- Đã thu thập được 284 mẫu giống lúa cạn tại 63 xã thuộc 32 huyện của

12 tỉnh miền núi phía Bắc

- Các mẫu giống lúa được thu thập gồm có 169 giống lúa nếp chiếm tỷ

lệ 59,5% và 115 giống lúa tẻ chiếm tỷ lệ 40,5% Tỷ lệ lúa nếp ở các tỉnh cao hơn so với lúa tẻ

- Các giống thu thập được đều có các loài phụ Indica và Javanica Phân loại theo tỷ lệ hạt có 11,2% loài phụ Japonica, 44,9% Indica và 44,4% không

phân biệt được Phân loại theo phương pháp Phenol có 65,3% Japonica và 34,7% Indica

- Thời gian sinh trưởng của tập đoàn dao động từ nhóm chín cực sớm đến nhóm chín muộn, tập trung nhiều nhất là nhóm chín trung bình 54,3%

- Đánh giá các đặc điểm nông học, hình thái, khả năng chống chịu năng suất cho thấy tập đoàn có sự biến động rất lớn đối với từng chỉ tiêu đánh giá

- Qua đánh giá tập đoàn đã lựa chọn được 4 giống lúa nếp và 5 giống lúa tẻ để tiếp tục theo dõi đánh giá, chọn lọc để bổ sung vào cơ cấu giống lúa cạn của địa phương Qua so sánh cho kết quả các giống lúa có khả năng chống chịu, chất lượng và năng suất tương đương với các giống đối chứng địa phương

SUMMARY OF RESULT FOR RESEARCHING PROJECT

Project title: Collection, evaluation and genetic conservation of upland-rice in some provinces in the North of Viet nam

Project code: B2009 - TN03 - 20

Implementation institution: TUAF

Co-oporation and individual

1 M.Sc Lê Thị Kiều Oanh – Agronomy faculty, TUAF

1 Objectives:

- collecting of some upland-rice for maintenance and genectic conservation

in some provinces in the North of Viet nam

- Evaluating some agronomical forms and endurance of some upland-rice in producing

- Choosing some of the upland-rice for producing

2 Content

- Collecting some upland-rice in some provinces in the North of Viet nam

- Evaluating some agronomical forms, endurance ability, yield, and making a collection of some upland-rice

- Comparing some typical varieties among group

3 Obtained result

- 284 varieties of upland-rice have been collected in 63 communes of 32 districts in

12 northern mountainous provinces

- collected varieties of upland-rice include 169 sticky rice (account for 59,5%), and

115 paddy rice (account for 40,5%) The rate of sticky rice is higher than that of paddy’s in these provinces

- There are some subspecies such as Indica and Javanica in those collected varieties According to the rate of grain, 11,2% is of subspecie Japonica, 44,9% is

of Indica, and 44,4 % is of no distinction According to Phenol method, there are 65,3% of Japonica and 34,7% of Indica

- Growing time in group varies from earlier ripening to later ripening, and the growing time mainly concentrates in the average group (account for 54,3%)

- The group has large change to each of indicator through the evaluation of some agronomical forms, endurance ability and yield

- Through the group evaluation, 4 kinds of sticky rice, and 5 kinds of paddy rice have been chosen to supply the need of local rice varieties There is a balance of resistance ability, quality and yield among those compared varieties of rice

1.5 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và trong nước 9

1.6 Tình hình nghiên cứu lúa trong và ngoài nước 13

2.2.2 Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu 25

2.4 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, đánh giá 27

3.1 THU THẬP, ĐÁNH GIÁ, PHÂN LOẠI TẬP ĐOÀN GIỐNG LÚA 33

3.2.1 Thời gian sinh trưởng phát triển của các giống lúa 58

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ ĐỒ THỊ

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới trong vài thập kỷ gần đây 10

Bảng 1.2 Sản xuất lúa ở Việt Nam qua các thời kỳ 12

Bảng 3.1 Số giống lúa thu được tại các địa phương 34

Bảng 3.2 Tỷ lệ lúa nếp lúa tẻ ở các địa phương 35

Bảng 3.3 Phân loại giống theo thời gian sinh trưởng và tích lũy chất khô 36 Bảng 3.4 Tương quan giữa thời gian sinh trưởng và thời gian tích lũy 37

Bảng 3.5 Đánh giá tập đoàn theo đặc tính nông học 38

Bảng 3.6 Phân loại theo khả năng đẻ nhánh và đường kính lóng gốc 40

Bảng 3.7 Tương quan giữa đường kính lóng gốc và khả năng đẻ nhánh 41

Bảng 3.8 Phân loại loài phụ theo tỷ lệ dài/rộng 42

Bảng 3.9 Phân loại các loài phụ theo phương pháp Phenol 43

Bảng 3.10 Phân loại giống theo số hạt chắc/bông và khối lượng hạt 44

Bảng 3.11 Tương quan giữa số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt 45

Bảng 3.12 Phân loại giống theo số hạt/bông và tỷ lệ hạt chắc 46

Bảng 3.13 Tương quan giữa số hạt/bông và tỷ lệ hạt chắc 46

Bảng 3.14 Phân loại giống theo số bông/khóm và chiều dài bông 47

Bảng 3.15 Tương quan giữa số bông/khóm và chiều dài bông 48

Bảng 3.16 Phân loại giống theo năng suất lý thuyết 49

Bảng 3.17 Phân loại giống theo năng suất thực thu 49

Bảng 3.18 Đánh giá tập đoàn theo mức nhiễm bệnh hại 51

Bảng 3.19 Đánh giá tập đoàn theo mức độ hại của sâu 53

Bảng 3.20 Khả năng chịu hạn và phục hồi của các giống lúa 54

Bảng 3.21 Độ phân hủy trong kiềm của các giống lúa 55

Bảng 3.23.Các tham số thống kê cơ bản của một số tính trạng 57

Bảng 3.24 Thời gian sinh trưởng phát triển của các giống lúa 58 Bảng 3.25 Đặc điểm hình thái của một số giống lúa điển hình 59 Bảng 3.26 Đặc tính nông học của các giống lúa điển hình 60 Bảng 3.27 Khả năng chống chịu sâu bệnh hại và hạn của các giống lúa 62 Bảng 3.28 Chất lượng gao của các giống lúa thí nghiệm 63 Bảng 3.29 Đặc điểm năng suất một số giống lúa nếp điển hình 64 Bảng 3.30 Đặc điểm năng suất một số giống lúa tẻ điển hình 66

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Hình 3.1 Phân loại giống theo thời gian sinh trưởng 37 Hình 3.2 Tỷ lệ các loài phụ phân theo tỷ lệ hạt 42 Hình 3.3 Tỷ lệ các loài phụ theo phân loại theo phương pháp phenol 43 Hình 3.4 Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các giống lúa 50 Hình 3.6 Năng suất của các giống lúa nếp điển hình 65 Hình 3.7 Năng suất của các giống lúa tẻ điển hình 67

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

CIAT International Center for Tropical Agriculture

CV Coefficient of Variation

FAO Food and Agriculture Organization

IITA International Institute of Tropical Agriculture IRAT Institut de Recherches Agronomiques Tropicales IRRI International Rice Research Institute

IUCN The International Union for Conservation of Nature LSD Least Significnt Difference Test

M1000 Khối lượng 1000 hạt

NSLT Năng suất lý thuyết

WARDA West Africa Rice Development Association

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Việt Nam là một đất nước đa dạng sinh học nông nghiệp Trong nửa thế

kỷ qua, Việt Nam đã trải qua một giai đoạn lịch sử phức tạp, hậu quả của chiến tranh đã ảnh hưởng to lớn đến đa dạng sinh học Nhà nước Việt Nam đã

có những nỗ lực to lớn để ngăn chặn suy giảm đa dạng sinh học nói chung và tài nguyên di truyền thực vật nói riêng

Diện tích lãnh thổ không lớn nhưng Việt Nam là một trong 15 quốc gia

đa dạng và giàu có nhất thế giới về tài nguyên di truyền thực vật, với dự tính

có thể có 20.000-30.000 loài thực vật chiếm 6,5% số loài có trên thế giới Theo số liệu hiện nay, hệ thực vật Việt Nam có trên 14.000 loài thực vật bậc cao Riêng đối với cây lúa, cây trồng truyền thống của Việt Nam, Nguyễn Hữu Nghĩa và Lê Vĩnh Thảo (2007) cho thấy trong tổng số 464 giống lúa đại diện ở miền Bắc Việt Nam đưa vào phân loại dựa trên mẫu Isozyme có 147 giống đặc sản chiếm 36,68%

Theo số liệu điều tra ban đầu, nguồn gen giống cây trồng hiện đang sử dụng trong sản xuất nông nghiệp của Việt Nam từ 16 nhóm các loại cây trồng khác nhau Số lượng các loài thực vật có quan hệ họ hàng với cây trồng là khoảng trên 1.300 loài, trong đó có nhiều loài đã và đang bị lãng quên Hiện nay, tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đang bảo tồn hơn 12.300 giống của 115 loài cây trồng Đó là tài sản quí, phần lớn không còn trong sản xuất

và trong tự nhiên nữa Một bộ phận quan trọng của số giống này là nguồn gen bản địa với nhiều đặc tính quí mà duy nhất chỉ có ở Việt Nam

Ở Việt Nam, diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong đó có 2,2 triệu ha là đất thâm canh, chủ động tưới tiêu nước; còn lại hơn 2,1 triệu ha

là đất canh tác lúa trong điều kiện khó khăn Trong 2,1 triệu ha có khoảng 0,5

triệu ha lúa cạn, khoảng 0,8 triệu ha nếu mưa to và tập trung hay bị ngập úng

và còn lại khoảng 0,8 triệu ha là đất bấp bênh nước Như vậy, Việt Nam có sự

phong phú và đa dạng cao về tài nguyên di truyền thực vật, trong đó có nguồn gen giống lúa

Tuy nhiên, do ảnh hưởng của chiến tranh, thiên tai như lũ lụt, hạn hán

và do tác động của các yếu tố kinh tế, văn hoá, xã hội, yếu tố sinh học và một phần bị lạm dụng bởi các tổ chức và cá nhân nước ngoài, nhiều giống lúa địa phương quí hiếm có nguy cơ cao bị xói mòn nguồn gen

Hệ sinh thái đồng ruộng Việt Nam khá đa dạng và phong phú giống lúa, cây lúa phân bố rộng và thích hợp nhiều vùng Tuy nhiên, nguồn gen lúa hiện nay đang ngày càng suy giảm Để ngăn chặn sự xói mòn nghiêm trọng tài nguyên di truyền thực vật cho lương thực và nông nghiệp của Việt Nam nói chung và tài nguyên di truyền giống lúa cạn nói riêng, Nhà nước đã có nhiều nỗ lực bằng các biện pháp khác nhau như hình thành mạng lưới lưu giữ

và bảo tồn nguồn gen, tăng cường ngân sách cho công tác điều tra nghiên cứu

và thu thập, bảo tồn, nâng cao sự tham gia của các bên liên quan đến công tác bảo tồn đa dạng sinh học

Nhằm góp phần sử dụng bền vững nguồn gen giống lúa, trong đó có nguồn gen lúa cạn, bảo vệ các tri thức bản địa và sự đa dạng sinh học đối với cây lúa, chúng tôi thực hiện đề tài:

“Thu thập, đánh giá, bảo tồn nguồn gen cây lúa cạn tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam”

- Phân loại loài phụ nguồn gen lúa cạn thu thập được

- Lựa chọn được một số giống lúa giới thiệu cho sản xuất

3 Ý nghĩa của đề tài

* Ý nghĩa khoa học:

- Thu thập và đánh giá, phân loại các giống lúa cạn được thu thập tại một số tỉnh miền núi phía Bắc sẽ cung cấp những thông tin cần thiết cho công tác chọn tạo giống lúa mới

- Là cơ sở cho việc duy trì và bảo tồn nguồn gen lúa cạn, bảo vệ sự đa dạng sinh học của cây lúa

PHẦN 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Trong sản xuất nông nghiệp, giống là một loại tư liệu sản xuất quan trọng cũng như đất, phân bón và công cụ sản xuất Nếu không có giống, không thể sản xuất ra bất cứ một loại nông phẩm nào Giống cây trồng chính

là một yếu tố quan trọng trong việc tăng năng suất và chất lượng của sản phẩm Trong thực tế, xét yếu tố giống cây trồng nói chung và giống lúa nói riêng thì chưa bao giờ thỏa mãn được yêu cầu của sản xuất Khi sản xuất phát triển, khả năng đầu tư thâm canh cao thì yêu cầu về giống cây trồng là vấn đề quyết định

Qua tổng kết về sản xuất lúa cho thấy: Nếu đầu tư giống tốt, chất lượng cao thì sẽ góp phần làm tăng năng suất từ 15-20%, thậm chí có nơi tăng từ 24-40% Chính vì vậy mà giống cây trồng thường xuyên được quan tâm đầu tư,

từ việc nghiên cứu chọn tạo giống mới đến ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật về giống vào sản xuất

Ở nước ta lúa cạn đã tồn tại từ lâu đời cung cấp một lượng lớn lương thực cho nhân dân vùng cao Đây là nguồn gen quí trong lai tạo và chọn giống lúa do lúa cạn có những đặc tính nông học đặc biệt, khác với những cây trồng khác giúp lúa cạn được phân bố rộng hơn Qua nhiều nghiên cứu về lúa cạn cho thấy lúa cạn được hình thành từ lúa tiên, phát triển theo hướng chín sớm,

có khả năng chống chịu tốt với hạn, nhất là hạn cuối vụ mùa, chống chịu sâu bệnh và chịu đất nghèo dinh dưỡng, thích nghi cao với điều kiện sinh thái khó khăn [10]

Do vậy việc duy trì và bảo tồn nguồn gen giống lúa cạn là việc làm cần thiết và cấp bách Ở Việt Nam, nhiệm vụ bảo tồn tài nguyên di truyền đã được tiến hành từ lâu, nhưng chỉ đến năm 1987 sau khi Bộ Khoa học, Công nghệ và

Môi trường ban hành quy chế quản lý và bảo tồn nguồn gen thực vật, động vật và vi sinh vật thì một mạng lưới bảo tồn tài nguyên di truyền mới được hình thành và cùng với nó là các văn bản pháp quy của Nhà nước về quản lý

và bảo tồn khai thác sử dụng nguồn gen lần lượt được xây dựng và ban hành [8]

Cho đến nay, có 42 văn bản chính sách liên quan trực tiếp đến tài nguyên di truyền thực vật của Việt Nam được ban hành gồm có 7 Luật, 2 Pháp lệnh, 6 Nghị định, 30 Quyết định và 2 Thông tư liên Bộ Trong đó có các văn bản mới, có nhiều liên quan đến bảo tồn và khai thác tài nguyên di truyền thực vật như: Pháp lệnh Giống cây trồng, Luật sở hữu trí tuệ

Sự ra đời của các văn bản chính sách nêu trên đã nói lên tầm quan trọng của việc bảo tồn tài nguyên di truyền nói chung và bảo tồn nguồn gen di truyền các cây trồng địa phương nói riêng, góp phần quan trọng duy trì sự đa dạng sinh học

Để thu thập và duy trì nguồn gen lúa cạn, cần đánh giá đặc điểm nông học, phân loại các giống này theo Hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa và sử dụng phương pháp phân loại loài phụ

1.2 Một số khái niệm về lúa cạn

Trên thế giới có nhiều cách định nghĩa về lúa cạn Theo định nghĩa tại Hội thảo nghiên cứu lúa cạn ở Bonake, Bờ Biển Ngà (1982): “Lúa cạn được trồng trên đất thoát nước, không có sự tích trữ nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không đắp bờ, chỉ được tưới nhờ mưa tự nhiên” [23]

Theo Garrity D.P [26] lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc không có bờ và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng

trồng lúa thường gặp hạn mà xuất hiện các biến dị chịu hạn ngày càng cao Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường khi ở ruộng nước

Huke R.E (1982) [30] dùng thuật ngữ “Lúa khô” (dryland rice) thay cho lúa cạn (upland rice) và định nghĩa: “Lúa cạn được trồng trong những thửa ruộng được chuẩn bị đất và gieo hạt dưới điều kiện khô, cây lúa sống phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời”

Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [13] chia lúa cạn thành 2 dạng:

- Lúa cạn thực sự hay còn gọi là lúa nương (rẫy), là loại trồng trên các triền dốc của đồi núi, không có bờ ngăn nước, luôn không có nước ở chân, cây lúa sống nhờ nước trời

- Lúa cạn không hoàn toàn hay lúa nước trời là loại lúa trồng ở triền thấp không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây sống hoàn toàn bằng lượng nước mưa tại chỗ, có thể có nước dự trữ trên bề mặt ruộng và cung cấp nước cho cây lúa vào một thời điểm nào đó

Theo Arrau Deau M.A, Xuan V.T (1995) [19] thì ở Việt Nam từ

“upland rice” có nghĩa là lúa rẫy ở Miền Nam, lúa cạn ở Trung Bộ và lúa nương ở Miền Bắc

Vũ Tuyên Hoàng và Trương Văn Kính, [6] định nghĩa và phân vùng cây lúa cạn và chịu hạn theo loại hình đất trồng ở nước ta như sau:

- Đất rẫy (trồng lúa rẫy, Upland rice hay Dry rice): nằm ở các vùng trung du, miền núi phía Bắc, miền Trung, Tây Nguyên và một phần của Đông Nam Bộ

- Đất lúa thiếu nước hoặc bấp bênh về nước (loại hình cây lúa nhờ nước trời hay Rainfed rice): nằm rải rác ở các vùng đồng bằng, trung du, đồng bằng ven biển Đông và Nam Bộ, kể cả đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long Kể cả diện tích đất bằng phẳng nhưng không có hệ thống thuỷ nông hay

hệ thống thuỷ nông chưa hoàn chỉnh vẫn nhờ nước trời hoặc có một phần ít

nước tưới, ruộng ở vị trí cao thường xuyên mất nước

Lúa trồng châu Á O.sativa có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc (Decadolle A., 1985; Roscheviez, Ru., 1931) và Ấn Độ (Sampath và Rao, 1951) [36] Theo Chang [22] thì O.sativa xuất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Gamges dưới chân núi Himalaya qua Myanmar, Bắc Thái Lan, Lào đến Việt Nam và nam Trung Quốc Ông còn cho rằng lúa Indica phát sinh từ vùng Nepal, Myanmar, Vân Nam (Trung Quốc) đến khu vực sông Hoàng Hà và từ Việt nam phát tán dần lên tận lưu vực sông Dương

Tử, từ đó phát sinh những biến dị thích ứng và hình thành các chủng chịu lạnh Japonica

Theo Nguyễn Thị Lẫm [19] và nhiều tác giả khác đều cho rằng nguồn gốc lúa cạn là từ lúa nước Trong quá trình phát triển do có sự thay đổi về điều kiện đất đai và yêu cầu về lương thực của con người, cây lúa đã phát triển lên những vùng cao hơn Sống trong điều kiện đó cây lúa có một số biến đổi thích nghi với hoàn cảnh khô hạn

1.4 Khái niệm về hạn và phân loại hạn

1.4.1 Khái niệm về hạn

Theo J.H Hulse (1989) từ “hạn”, tiếng Anh là “drought”, xuất phát từ

ngôn ngữ Anglo-Saxon có nghĩa là “đất khô” (dryland)

Hiện nay chưa có một định nghĩa tổng hợp hoàn chỉnh về hạn, song tuỳ góc độ nghiên cứu mà có những khái niệm khác nhau

Dere C.Hsiao (1980) định nghĩa: “Hạn là sự mất cân bằng nước của thực vật thể hiện trong sự liên quan hữu cơ giữa đất-thực vật-khí quyển” Theo Gibbs (1975), hạn hay đúng hơn là sự thiếu hụt nước ở cây trồng là

sự mất cân bằng giữa việc cung cấp nước và nhu cầu nước Còn Mather (1986), hiện tượng hạn trong sản xuất nông nghiệp thực chất là do thiếu sự cung cấp độ

ẩm cho sự sinh trưởng tối đa của cây trồng từ lượng mưa hoặc từ lượng nước dự trữ trong đất [20]

là “cảm nắng” Tác hại nhất là gió khô Hạn không khí diễn ra trong thời gian dài

sẽ dẫn tới hạn đất

- Hạn đất: Gây nên hạn lâu dài, cây thiếu nước, không có đủ nước để hút, mô cây bị khô đi nhiều và sự sinh trưởng trở lên rất khó khăn; hạn đất luôn gây nên sự giảm thu hoạch, nếu hạn sớm có thể dẫn đến mất trắng, không cho thu hoạch

- Hạn kết hợp: Khi có sự kết hợp cả hạn đất và hạn không khí thường gây nên hạn trầm trọng, nếu kéo dài có thể làm tổn hại lớn đến cây trồng

- Hạn sinh lý: Khi có đầy đủ nước mà cây vẫn không hút được nước có thể do: nhiệt độ quá thấp, hoặc phần xung quanh rễ có quá nhiều chất gây độc cho rễ hoặc nồng độ dinh dưỡng xung quanh vùng rễ quá cao

Ở Việt Nam chủ yếu là hạn đất và thường xảy ra ở các vùng có lượng mưa trung bình rất thấp, kéo dài nhiều tháng trong năm như các tỉnh miền Trung, Tây Nguyên…vào mùa khô Hạn không khí đôi khi cũng xảy ra nhưng cục bộ ở các vùng có gió khô và nóng như gió mùa Tây Nam của các tỉnh miền Trung hoặc đôi lúc gió mùa Đông Bắc cũng có độ ẩm không khí thấp ở các vùng khác diễn ra trong thời gian ngắn [26]

1.5 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và trong nước

1.5.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới

1.5.1.1 Tình hình sản xuất lúa

Hiện nay trên thế giới có trên một trăm nước trồng lúa ở hầu hết các châu lục với tổng diện tích là 161,4 triệu ha Theo (FAO STAT, 2010) [29] thì sản xuất lúa gạo tập trung chủ yếu ở các nước châu Á nơi chiếm tới 88,7% diện tích gieo trồng và sản lượng Trong đó Ấn Độ là nước có diện tích lúa lớn nhất (44,1 triệu ha), tiếp đến là Trung Quốc (trên 29,9 triệu ha) [29]

Bảng 1.1 cho thấy diện tích canh tác lúa trên thế giới trong vài thập kỷ gần đây có xu hướng tăng Song tăng mạnh nhất vào những thập niên 70, 90 của thế kỷ XX và có xu hướng ổn định từ những năm đầu của thế kỷ XXI Về năng suất của lúa cũng tăng dần qua các năm và tăng nhanh nhất vào thập niên 70, 80 Đến thập niên 90 và những năm đầu của thế kỷ XXI năng suất lúa tăng chậm lại song nhìn chung năng suất tăng gần gấp đôi từ 23,81 tạ/ha năm 1970 lên 42,04 tạ/ha vào năm 2009

Châu Á gồm 8 nước có sản lượng cao nhất đó là Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Việt Nam, Myanma và Nhật Bản Hiện nay châu Á có diện tích lúa cao nhất với 143,4 triệu ha, sản lượng 611,7 triệu tấn

Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới trong vài thập kỷ gần đây

(Nghìn ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (Nghìn tấn)

(Nguồn: FAO STAT năm 2010) [29]

1.5.1.2 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới

Theo số liệu FAO diện tích canh tác của thế giới 148 triệu hecta trong

đó châu Á có 133,3 triệu hecta chiếm 90,07% diện tích thì có 67,83 triệu hecta chiếm 45,83% thường bị thiên tai đe doạ Trong đó, có 55,53 triệu hecta thường bị thiếu nước chiếm 37,39%, trong số này 19,16 triệu hecta là đất cạn (lúa rẫy-upland rice), 36,37 triệu hecta đất hoàn toàn nhờ nước trời (rainfed rice); đất ngập nước chiếm 12,5 triệu hecta Năng suất lúa ở vùng đất khó khăn đạt 0,8-1,7 tấn/ha, chỉ bằng 20-40% năng suất lúa của vùng chủ động nước Các giống lúa gieo cấy trên vùng này phần lớn là giống địa phương: dài ngày, cao cây, chống đổ kém, năng suất thấp, nhưng chất lượng gạo ngon

Vào những năm cuối thế kỷ 20 toàn thế giới trồng 19,1 ha lúa cạn chiếm 13,2% diện tích trồng lúa thế giới Trong đó châu Á trồng 10,7 triệu ha, 6,1 triệu ha ở Mỹ La tinh và 2,3 triệu ha ở châu Phi Tỷ lệ lúa cạn ở Mỹ la tinh tới 75% và châu Phi là 50% Năng suất trung bình của lúa cạn trên 1

tấn/ha những nơi thuận lợi có thể đạt 2,5 tấn/ha [27]

Ở châu Á, khoảng 50% đất trồng lúa là canh tác nhờ nước trời và mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 đến 3 lần 30 năm trước đây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi vì những vùng này sử dụng giống lúa cải tiến rất khó khăn do môi trường không đồng nhất và biến động, mặt khắc việc tạo giống chịu hạn còn rất ít [27]

Hiện nay, các phương thức canh tác lúa cạn trên thế giới rất phong phú, bao gồm từ du canh ở Malaysia, Philippine, Tây Phi và Peru đến hình thức canh tác được trang bị cơ giới hiện đại ở một số nước Mỹ Latin như Braxin, Colombia

1.5.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

1.5.2.1 Tình hình sản xuất lúa

Diện tích và năng suất lúa không ngừng tăng lên rõ rệt, tổng diện tích lúa của cả nước từ 4,72 triệu ha năm 1970 tăng lên 7,67 triệu ha năm 2000 và giảm xuống còn 7,44 triệu ha năm 2009 Năng suất không ngừng được nâng cao từ 21,5 tạ/ha (năm 1970) lên 52,3 tạ/ha (năm 2009) Bên cạnh việc tăng năng suất lúa, chúng ta cũng đã chú trọng đến chất lượng của lúa gạo, những giống lúa cổ truyền như Tám Ấp Bẹ, Tám xoan, Dự, nếp cái Hoa vàng, nếp Hòa Bình, nếp Hải Phòng, Nàng Nhen, Nàng thơm Chợ Đào, đã được phục tráng và mở rộng trong sản xuất [14]

Từ Đại hội Đảng toàn quốc lần thứ VI có sự thay đổi về cơ chế khoán

vì vậy sản lượng lúa của Việt Nam không ngừng được tăng cao Tuy nhiên trong vài năm trở lại đây diện tích trồng lúa có xu hướng giảm dần nguyên nhân chủ yếu là do quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa đã và đang làm cho diện tích đất nông nghiệp nói chung và đất trồng lúa nói riêng giảm đáng kể Nếu so sánh năm 2000 với 2009 thì diện tích trồng lúa của nước ta giảm tới 226.200 ha (FAO STAT, 2010) [29]

Bảng 1.2 Sản xuất lúa ở Việt Nam qua các thời kỳ

1970, 1980, 1990 và 2000-2009

(ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (tấn)

(Nguồn: FAO STAT năm 2010) [29]

Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực và giữ vị trí là một trong những nước xuất khẩu lúa gạo đứng hàng đầu thế giới, một vấn đề đặt ra đó là cần thâm canh tăng vụ, tập trung nguồn lực và trí lực cho việc nghiên cứu lai tạo

ra các giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng tốt, thích ứng với điều kiện ngoại cảnh, ít sâu bệnh, chống chịu tốt với điều kiện ngoại cảnh bất lợi Nhằm nâng cao cả về mặt giá trị xuất khẩu, cần tiếp tục thực hiện chiến lược phát triển lúa chất lượng cao phục vụ cho công tác xuất khẩu lúa gạo trong những năm tiếp theo

1.5.2.2 Tình hình sản xuất lúa cạn ở Việt Nam

Ở Việt nam, diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong đó có 2,2 triệu ha là đất thâm canh, chủ động tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha là đất canh tác lúa có những khó khăn Trong 2,1 triệu ha có khoảng 0,5 triệu ha lúa cạn và 0,8 triệu ha nếu gặp mưa to, tập trung sẽ bị ngập úng và còn lại 0,8 triệu

ha là đất bấp bênh nước (Vũ Tuyên Hoàng, 1995) [7] Năng suất lúa cạn, lúa nương hay năng suất lúa ở các vùng bấp bênh nước tưới rất thấp, chỉ đạt trên dưới 10-12 tạ/ha, bằng 30-50% năng suất bình quân của cả nước

Theo kết quả thống kê của Cục Khuyến nông-Khuyến lâm năm 2001,

hiện cả nước có khoảng 199.921 ha lúa cạn, chủ yếu phân bố ở các tỉnh miền núi phía Bắc (54,3%); Tây Nguyên (25,3%) còn lại là vùng núi thuộc các tỉnh Bắc Trung bộ (6,0%); Duyên hải miền Trung (9,3%) Theo báo cáo của các địa phương, sản lượng lúa cạn toàn quốc năm 2001 đạt khoảng 241 nghìn tấn Tuy chiếm một diện tích không lớn so với diện tích lúa nước nhưng lúa cạn là cây trồng truyền thống, là phương thức giải quyết lương thực tại chỗ đối với đồng bào các dân tộc ít người vùng núi Phát triển lúa cạn góp phần ổn định đời sống, hạn chế du canh du cư đốt nương làm rẫy, giữ gìn, bảo vệ môi trường sinh thái, nhất là đối với các tỉnh có tỷ lệ lúa cạn cao so với tổng diện tích lúa của tỉnh như: Lai Châu: 52,83%, Sơn La: 48,35%, Lào Cai: 27,08% Tuy có vai trò quan trọng song sản xuất lúa cạn hiện còn rất nhiều hạn chế Các giống lúa cạn hiện nay chủ yếu là các giống địa phương (99%) cao cây, năng suất thấp, bấp bênh (trên dưới 10 tạ/ha) và có xu hướng giảm dần Nguyên nhân chủ yếu là do lúa cạn được trồng theo phương thức quảng canh, đất bị khai thác cạn kiệt, không được bón phân bổ sung Phần lớn đất trồng lúa cạn là đất dốc, hàng năm bị rửa trôi mạnh, độ phì đất bị giảm nhanh chóng làm cho nguồn dinh dưỡng tự nhiên bị cạn kiệt [2]

1.6 Tình hình nghiên cứu lúa trong và ngoài nước

1.6.1 Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới

1.6.1.1 Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới

Vào đầu những năm 1960, Viện nghiên cứu lúa gạo Quốc tế IRRI đã được thành lập ở Philippines Viện đã tập trung vào lĩnh vực nghiên cứu lai tạo và đưa ra sản xuất nhiều giống lúa các loại, tiêu biểu như các dòng IR, Jasmin Đặc biệt vào thập niên 80 giống IR8 được trồng phổ biến ở Việt Nam

đã đưa năng suất lúa tăng lên đáng kể “Cuộc cách mạng xanh” từ giữa thập niên 60 đã có ảnh hưởng tích cực đến sản lượng lúa của châu Á Nhiều tiến bộ

kỹ thuật đã được tạo ra để nâng cao năng suất và sản lượng lúa gạo

Nhiều nước ở châu Á có diện tích trồng lúa lớn, có kỹ thuật thâm canh tiên tiến và có kinh nghiệm dân gian phong phú Có đến 85% sản lượng lúa trên thế giới phụ thuộc vào 8 nước châu Á, đó là: Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Việt Nam, Myanma và Nhật bản [10]

Trung Quốc là nước đầu tiên sử dụng thành công ưu thế lai của lúa vào sản xuất Đây là thành công có tính quyết định đến việc tạo ra các tổ hợp lai 3 dòng và 2 dòng sau này Về chiến lược phát triển lúa lai của Trung Quốc trong thế kỷ XXI là phát triển lúa lai hai dòng và đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai một dòng [34]

1.6.1.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn trên thế giới

Trong 30 năm trở lại đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo các giống lúa cạn, lúa chịu hạn đang là một mục tiêu quan trọng của nhiều Viện, Trung tâm nghiên cứu quốc tế cũng như trong các chương trình chọn tạo giống quốc gia [3] Năm 1970, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) thành lập ngành lúa cạn

do Tiến sĩ T.T Chang đứng đầu [3]

Năm 1973, IRRI bắt đầu đưa ra “Chương trình đánh giá và ứng dụng di truyền (GEU)” Một trong những mục tiêu chính của chương trình này là thu thập nguồn gen, nghiên cứu vật liệu và chọn giống lúa chống chịu hạn Đây là một chương trình lớn, có sự đóng góp của nhiều chương trình nghiên cứu lúa

ở các nước sản xuất lúa gạo, đặc biệt là các nước ở châu Á Châu Phi và Mỹ Latin cũng thành lập những trung tâm quốc tế nghiên cứu về lúa cạn như IRAT, IITA, WARDA và CIAT [32]

Do yêu cầu về an toàn lương thực, vào năm 1983, UREDCO ban điều hành của các trung tâm nghiên cứu lúa cạn, được thành lập Từ đây, các chương trình nghiên cứu lúa cạn ở các nước được mở rộng [26] Những thành tựu nghiên cứu về lúa cạn đã đạt được như sau:

a) Nhu cầu nước và khả năng chịu hạn của cây lúa

Nhu cầu nước của cây lúa khác nhau giữa các nhóm như lúa nước, lúa cạn, lúa chịu nước sâu hay lúa nổi Nhu cầu nước của lúa cũng khác nhau giữa các thời kỳ sinh trưởng, phát triển của cây như nếu thiếu nước ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất lúa của cả lúa cạn và lúa có tưới Hạn ảnh hưởng đến sinh trưởng phát triển của cây nếu quá giới hạn sẽ làm chết cây Những giống lúa cạn có thể phục hồi khi tưới nước hay có mưa, nhưng những giống lúa có tưới khả năng phục hồi kém hay không thể phục hồi [31]

Giai đoạn đẻ nhánh lúa cần lượng nước lớn hơn và giảm dần đến khi chín Giai đoạn đẻ nhánh thiếu nước hay thừa nước (nước quá sâu) cũng hạn chế khả năng đẻ nhánh của lúa Giai đoạn trỗ thiếu nước dẫn đến hiện tượng nghẹn đòng không trỗ thoát, tỷ lệ lép cao Giai đoạn vào chắc thiếu nước cũng dẫn đến tỷ lệ lép cao giảm năng suất [24]

Phân bố lượng mưa là yếu tố quan trọng hạn chế năng suất của lúa canh tác nhờ nước trời Loại hình canh tác này chiếm khoảng 80% diện tích trồng lúa ở Nam và Đông Nam châu Á Những vùng canh tác nhờ nước trời chỉ trồng được một vụ lúa trong một năm vào mùa mưa, ngay cả những nơi có lượng mưa thấp 1200 mm đến 1500 mm cũng trồng được Những vùng canh tác nhờ nước trời chủ yếu là lúa nương (lúa rẫy) ở miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên Lúa nương không thể sinh trưởng phát triển được nếu lượng mưa hàng tháng thấp hơn 200 mm (Brown,1969) Phân bố lượng mưa 200 mm nhưng tập trung vào 2-3 ngày, sau đó 20 ngày không có mưa không tốt bằng lượng mưa phân bố đều (D Datta,1981) [2], [15]

b) Nghiên cứu về đặc trưng hình thái và sinh trưởng

Hesagawa (1963) [32], tổng hợp số liệu từ nhiều nguồn khác nhau và rút ra kết luận: trong giai đoạn nảy mầm, hạt lúa cạn có khuynh hướng hút

nước nhanh hơn các giống lúa nước Theo Chang và Bardenas (1965) [21], các giống lúa cạn vùng nhiệt đới nảy mầm rất nhanh sau khi hạt được gieo vào đất và sức nảy mầm của hạt giống cũng khoẻ nên giúp chúng cạnh tranh tốt với cỏ dại

Theo T.T Chang và ctv., (1972) [22], ở hầu hết các giống lúa cạn địa phương thường có thân to và dày, bị già cỗi nhanh chóng khi lúa chín nên chúng dễ đổ ngã vào giai đoạn chín Một nghiên cứu về chiều cao cây của 252 giống lúa cạn trong mùa mưa cho thấy: chiều cao cây dao động từ 80 cm ở các giống lúa cạn Nhật Bản đến 175 cm ở một vài giống lúa nương Thái Lan Các giống lúa cạn châu Phi và Philippine nhìn chung cao trên 150 cm khi trồng trong điều kiện ruộng cạn [11]

Các thí nghiệm của IRRI về khả năng đẻ nhánh ở giai đoạn 60 ngày sau mọc đều cho thấy các giống lúa cạn đẻ nhánh ít hơn so với các giống lúa nước Theo Chang, T.T (1972) [22], khả năng đẻ nhánh kém và biến động ở các giống lúa cạn làm hạn chế năng suất của chúng ngay trong điều kiện canh tác phù hợp Ngoài ra, Hasegawa (1963) [32], thấy rằng nhánh cấp 1 đầu tiên của các giống lúa cạn thường xuất hiện ở nách lá thật đầu tiên Trong khi ở các giống lúa nước, nó xuất hiện ở nách lá thật thứ hai

Phần lớn các giống lúa cạn nhiệt đới có bộ lá màu xanh nhạt, thường đi kèm với đặc điểm lá dài và rủ xuống Các giống lúa cạn châu Phi và Philippine có góc lá lớn, thường gấp đôi góc lá của các giống bán lùn Tuy nhiên, một vài giống lúa địa phương, ví dụ giống Jappeni Tunkungo, lại có bộ

lá dài, đứng và xanh thẫm [20] Ngoài ra, Chang (1972) [22] nhận thấy các giống lúa cạn địa phương có diện tích lá lớn hơn các giống lúa bán lùn, nhưng động thái tăng trưởng và số lá của các giống lúa cạn lại kém hơn lúa nước Nghiên cứu về tỷ lệ rễ/thân IRRI cho thấy giống lúa khác nhau thì tỉ lệ rễ/thân cũng khác nhau Chẳng hạn, giống lúa mẫn cảm với hạn IR20 cỏ tỉ lệ

rễ/thân lá rất thấp (49 mg/g) trong khi phần lớn các giống lúa cạn chịu hạn (OS4, E425, Palawa, Dular, M1-48 ) có tỉ lệ này gần tương đương với ngô (101-120 mg/g) (IRRI 1974) [32] Theo Chang (1972); Kobata và cvt., (1996) [15], [32], tỉ lệ rễ/thân lá của các giống lúa cạn cao hơn lúa nước và đáng tin cậy ở cả hai điều kiện đủ nước và hạn

Nghiên cứu về di truyền tính trạng chịu hạn Bashar, Chang và cộng sự [15], cho rằng: các đặc điểm của bộ rễ có liên quan đến khả năng chịu hạn ở các giống lúa cạn và lúa nương rẫy là kích thước bộ rễ lớn, số mạch dẫn trong

rễ nhiều Namuco và ctv., (1993) [15], khi nghiên cứu về tương quan giữa đường kính bộ rễ với tính chịu hạn đã kết luận: đường kính rễ lớn nhất ở các giống chịu khô và nhỏ nhất ở các giống mẫn cảm Độ dày đặc của rễ cũng có tương quan cao với tính chống chịu hạn Kết quả phân tích phương sai đã chỉ ra rằng mật độ rễ và số mạch dẫn trực tiếp điều chỉnh áp tính chống chịu hạn

c) Nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn

Nhờ nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật bản đồ gen, nhiều nhà khoa học đã xác định được vị trí và vai trò của một số vùng gen liên quan đến khả năng chống chịu hạn Các đặc trưng như bộ rễ khoẻ, ăn sâu, khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu, khả năng duy trì thế nước ở lá trong điều kiện khô hạn đều quyết định quan trọng đến khả năng chịu hạn ở cây trồng

Để đánh giá và chọn giống chịu hạn, có thể áp dụng kỹ thuật nuôi cấy

mô, dùng các biến thể soma vô tính để chọn lọc theo hướng chống chịu hạn (M.A Arraudeau, 1989) [18]

Chống chịu khô hạn là tính trạng cực kỳ phức tạp, bị ảnh hưởng bởi sự thể hiện đồng thời cả một hệ thống gen mục tiêu (Thomashow 1999; Xiong và ctv., 2002) [37] và bị ảnh hưởng bởi các yếu tố về môi trường, vật lý, hóa học (Soltis và Soltis 2003) [1] Điều này làm cho những tiến bộ nhất định về cải biên di truyền tính chống chịu khô hạn xảy ra rất chậm chạp Sự phát triển

nhanh chóng của ngành genome học chức năng và công nghệ sinh học trong thời gian gần đây đã cung cấp cho các nhà khoa học cơ hội mới để cải tiến tính trạng chống chịu khô hạn Chiến lược có hiệu quả đã được ghi nhận là làm gia tăng lượng đường dễ hòa tan, các hợp chất cần thiết thông qua tiếp cận với kỹ thuật chuyển nạp gen Những hợp chất đó là: proline, trehalose, betaine và mannitol, đóng vai trò như những thể bảo vệ thẩm thấu (osmoprotestants); trong vài trường hợp, chúng ổn định được các phân tử chức năng dưới điều kiện bị stress [25]

1.6.2 Tình hình nghiên cứu lúa trong nước

1.6.2.1 Tình hình nghiên cứu lúa

Trước năm 1954, người dân Việt Nam với đức tính cần cù sáng tạo đã đúc rút được nhiều kinh nghiệm trong sản xuất và đã sử dụng các giống lúa địa phương, mặc dù năng suất không cao song chất lượng tốt, thích ứng với điều kiện đất đai khí hậu của Việt Nam, đồng thời có khả năng chống chịu tốt với sâu, bệnh Nhiều giống lúa được lưu truyền trong sản xuất từ đời này sang đời khác như giống: Chiêm Tép, Chiêm Sài Đường, Chiêm cút… các giống gieo cấy vụ Mùa như: lúa Di, lúa Tám Soan, lúa Dự…

Từ sau ngày hòa bình lập lại (1954), miền Bắc nước ta bước vào công cuộc xây dựng và tái thiết đất nước Đảng và Nhà nước ta quan tâm tập trung phát triển sản xuất nông nghiệp Các nhà nông học đã nhập nội, thử nghiệm sản xuất nhiều giống lúa ngắn ngày của Trung Quốc, làm tiền đề cho sự ra đời của vụ lúa Xuân gieo cấy bằng các giống Chân Trâu Lùn, Trà Trung Tử… Khi miền Nam được hoàn toàn giải phóng, đất nước ta được thống nhất, cả nước đi lên xây dựng chủ nghĩa xã hội (1975), nước ta đã tập trung nhiều vào nghiên cứu cây lúa, trong đó công tác chọn tạo và lai tạo các giống lúa được đặc biệt chú trọng Nước ta cũng đã nhập nội một số giống lúa từ

Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) và của một số nước khác làm phong phú

bộ giống lúa của Việt Nam

Việt Nam có hàng nghìn giống lúa được gieo trồng trong cả nước, có nhiều bộ giống tốt phù hợp với nhiều vùng sinh thái khác nhau Một số giống lúa chất lượng cao như giống Tám thơm, lúa Dự, Nàng thơm, Nếp Cái Hoa Vàng, Nếp Cẩm, Nếp Tú lệ, các giống Nếp nương, Tẻ nương… đã được đưa vào cơ cấu gieo cấy ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam Nước ta đã nhập và thuần hóa nhiều giống lúa tốt từ nước ngoài mà nay đã trở thành các giống lúa đặc sản của Việt Nam có thương hiệu như: IR64 Điện Biên, Bao Thai Định Hóa, Khaodomaly Tiền Giang… [16]

1.6.2.2.Tình hình nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam

Ở Việt Nam, lúa cạn được trồng ở khắp 3 miền Bắc, Trung, Nam Theo

số liệu thống kê năm 1987 diện tích gieo trồng lúa cạn của cả nước là 0,537 triệu ha Đến năm 1994 diện tích giảm xuống còn 0,4-0,45 triệu ha, chiếm khoảng 7-8% diện tích trồng lúa trong cả nước, tập trung chủ yếu ở những vùng khó khăn nhất là về đường xá để vận chuyển hàng hóa và cung ứng lương thực thực phẩm Tổng sản lượng hàng năm vào khoảng 500.000 tấn [28]

Ngoài diện tích trồng lúa cạn nêu trên, ở Việt Nam còn khoảng 1,5 triệu

ha đất không chủ động nước Những diện tích này đòi hỏi cần có bộ giống phù hợp để có thể thâm canh đạt năng suất cao, đồng thời cần có các biện pháp kỹ thuật tiên tiến để xóa bỏ phương thức trồng lạc hậu “dao canh hỏa chủng” đốt nương làm rẫy [11]

Lúa cạn ở Việt Nam gồm hai loại [11]:

Lúa cạn cổ truyền: Được nông dân Tây Bắc, Việt Bắc, Tây Nguyên

canh tác lâu đời trên nương rẫy theo dạng nương định canh hoặc du canh Ở

những nơi có độ dốc lớn, lợi dụng độ phì tự nhiên của đất để canh tác lúa cạn một vài vụ

Lúa không chủ động nước hoặc sống nhờ nước trời: Loại này phân bố

trên những nương bằng, chân đồi, soi bãi có độ dốc nhỏ hơn 50, có đắp bờ hoặc không có bờ, hoặc trên ruộng bậc thang đã được gia cố bờ chắc chắn sẽ giúp lúa sống nhờ nước mưa, nhưng cũng dễ bị mất nước sau một thời gian ngắn

Ở Việt Nam lúa cạn chiếm tỷ lệ lớn ở các tỉnh miền núi: Lai Châu chiếm tỷ lệ 52,83%, Sơn La 48,38%, Gia Lai 38,6%, Kon Tum 21,2%, Lào Cai 27,08%, Đắc Lắc 17,5% so với diện tích trồng lúa [10]

• Sự phân bố các vùng trồng lúa cạn ở Việt Nam

Ở nước ta, lúa cạn được trồng ở các vùng sau:

+ Vùng Cao nguyên có độ cao so với mặt biển từ 400-1.000m: Cao nguyên đất đỏ bazan tốt, tầng canh tác dầy, mặt đất gợn sóng nhẹ hoặc tương đối bằng phẳng như cao nguyên Kontum - Pleiku, cao nguyên Đaklak, cao nguyên Lang Biang Diện tích vùng này vào khoảng 128.000 ha

+ Vùng Đông Nam Bộ: Là vùng tiếp giáp giữa cao nguyên và đồng bằng có độ cao dưới 300m so với mặt biển, gồm vùng đất đỏ tương đối rộng

từ Sông Bé đến Đồng Nai và vùng đất xám phù xa cổ tạo nên Diện tích lúa cạn là 23.000 ha

+ Vùng Duyên hải Trung bộ: Kéo dài từ Quảng Bình, Quảng Trị, Thừa Thiên Huế đến Ninh Thuận, Bình Thuận… Diện tích trồng lúa cạn là 77.000

ha

+ Ngoài ra còn một số tỉnh của Đồng bằng sông Cửu Long như: Sóc Trăng, Trà Vinh, Long An, An Giang… với diện tích nhỏ (khoảng 2.000 ha)

+ Vùng Trung du và miền núi phía Bắc gồm các tỉnh: Thái Nguyên, Bắc Kạn, Cao Bằng, Lạng Sơn, Yên Bái, Lào Cai, Sơn La, Lai Châu, Hà Giang, Tuyên Quang, Hòa Bình… diện tích 210.000 ha

Việc nghiên cứu quy trình kỹ thuật để gieo trồng lúa cạn đạt năng suất cao và ổn định cho đến nay vẫn còn hạn chế, vì phần lớn người dân còn dùng giống địa phương như Mố, Lốc, Nương ít có khả năng thâm canh, năng suất chỉ đại 5-15 tạ/ha Nếu chăm sóc tốt và trồng trên nương mới có thể đạt 23-26 tạ/ha

Theo Nguyễn Gia Quốc [13] tại cuộc điều tra năm 1992 tại huyện Phước Long (Sông Bé) cho thấy nông hộ sử dụng lương thực khác ngoài lúa lên đến 19,2%, đa số là dân tộc ít người, phải sử dụng bắp là chủ yếu và khoai lang, sắn để ăn thay cơm Do đó trong nhiều lý do để người dân trồng lúa cạn thì có đến 41,4% là để đảm bảo nhu cầu lương thực

• Những hạn chế trong việc trồng lúa cạn

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

- Giống lúa dài ngày, lẫn tạp nhiều: Hầu hết các giống lúa cạn hiện nay đều là giống dài ngày (4-5 tháng), do đó chỉ trồng được 1 vụ trong năm Độ thuần giống không cao, lẫn tạp nhiều Các giống lúa cạn của người kinh có đặc tính chịu hạn tốt, chịu bệnh kém, chịu phân khá, năng suất cao, còn các giống lúa của người dân tộc thì chịu hạn tốt, chịu bệnh tốt, chịu phân kém, năng suất thấp nhưng chất lượng gạo ngon

- Đầu tư kém: Đa số đồng bào dân tộc không bón phân cho lúa cạn, sau khi đất kiệt dinh dưỡng không còn khai thác được thì bỏ hóa, đi tìm nương

rẫy khác để khai thác Tại Phước Long, qua điều tra sản xuất năm 1991 cho thấy 95,7% số nông hộ không bón phân cho lúa cạn Người kinh có thể đầu tư phân bón nhưng mức độ không cao, chủ yếu thích dùng đạm

- Kỹ thuật canh tác thô sơ: Đồng bào dân tộc canh tác lúa cạn rất đơn giản, phát cây vụ trước đi rồi đốt, chọc lỗ bỏ hạt, làm cỏ 2-3 lần, lúa chín rồi thu hoạch

- Rất ít dùng thuốc bảo vệ thực vật và thuốc trừ cỏ: Hầu như đồng bào vùng cao không dùng thuốc trừ sâu, bệnh cũng như không sử dụng thuốc trừ

cỏ

• Những kết quả nghiên cứu về chọn giống lúa cạn

Từ năm 1978 chương trình chọn tạo giống lúa mới chịu hạn tại Viện nghiên cứu cây lương thực thực phẩm cùng phối hợp với một số cơ quan khoa học kỹ thuật khác đã chọn tạo được một số giống lúa tốt có thời gian sinh trưởng ngắn, tránh được hạn cuối vụ, chống chịu sâu bệnh khá, đạt năng suất cao trong điều kiện thâm canh đầy đủ như: CH2, CH3, CH133, CH135[5] Chương trình phát triển lúa cạn Viện khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam đã nhập nội và chọn lọc được một số giống lúa cạn có triển vọng như: LC88-66, LC904, LC905, thời gian sinh trưởng trung bình, có thể đưa vào các vùng có lượng mưa không cao (<1.500mm) và thời gian mưa từ 4-5 tháng trong năm

Võ Tòng Xuân (1995) [19] cho biết ở Tây Nguyên những giống

LC89-27, LC90-5, LC88-66, TOOK lùn, IRAT 114 có thời gian sinh trưởng từ 4-5 tháng, LC90-12, LC88-67-1, LC90-14 và giống Habro địa phương có thời gian sinh trưởng 3 tháng Trong đó các giống IRAT 114 năng suất đạt 30,4 tạ/ha, LC88-66 đạt 29,5 tạ/ha, LC88-67-1 đạt 28 tạ/ha

Qua 14 điểm so sánh và đánh giá các giống lúa chịu hạn CH ở các tỉnh Trung du và miền núi phía Bắc GS Vũ Tuyên Hoàng và Nguyễn Ngọc Ngân

[5] cho biết năng suất các giống CH cao hơn hẳn các giống địa phương, song

hệ số biến động năng suất các giống nói trên là khá lớn, điều đó cho thấy các giống CH khá nhạy cảm với môi trường Ở vùng đất xám (Tây Ninh - Đông Nam Bộ) có 5 giống CH1, CH2, NDR 97, AKASHI và IR 13240-108 đạt năng suất từ 40-45 tạ/ha thời gian sinh trưởng ngắn (80-100 ngày), đẻ khỏe phù hợp với việc bố trí cây trồng ở trong khu vực

Theo Nguyễn Hữu Hồng (1996) [26] các giống lúa cạn mới nhập nội như: LC94-4, LC90-12, LC90-5, LC88-67-1, LC88-66, LC88-67, LC90-14, UPL RI-5, UPL RI-7, IR 3646-3-31, IR 3839-1, Kinadang Patong… đều cho năng suất cao hơn giống địa phương

Các giống lúa cạn do Viện khoa học kỹ thuật tại Việt Nam và Viện Bảo

vệ thực vật nhập nội được thử nghiệm tại các tỉnh miền núi phía bắc như Thái Nguyên, Bắc Kạn, Cao Bằng, Sơn La, Lai Châu cũng cho kết quả khả quan, năng suất đạt 3-3,5 tấn/ha

• Tình hình thu thập và bảo tồn nguồn gen lúa cạn ở Việt Nam

Theo điều tra, chỉ riêng tại đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có hơn

172 giống địa phương và cải tiến đang trồng phổ biến, trong đó có 61 giống cho vùng nhiễm mặn tỉnh Kiên Giang (Ngô Đình Thức, 2006) Trong khuôn khổ chương trình sưu tập bảo tồn tài nguyên di truyền cây lúa của IRRI, trường Đại học Cần Thơ đã sưu tập lưu giữ được 995 mẫu giống thu thập từ nông dân ở ĐBSCL và 960 mẫu giống của nông dân ở các vùng đồi núi Việt Nam (Huỳnh Quang Tính, Võ Tòng Xuân, 1996) Tại tỉnh Đalak, chỉ ở 5 huyện đã thu thập được 291 mẫu giống chịu hạn và có phổ thích nghi cao, từ nhóm giống chính sớm (3 tháng) đến giống chín muộn (6 tháng)

Năm 1995 trong chương trình sưu tập và bảo tồn giống lúa cạn địa phương tại Krông Nô, 64 giống lúa cạn của người M’Nông đã được thu thập

và bảo tồn ex-situ tại trường Đại học Cần Thơ Năm 2002 trong khuôn khổ dự

án bảo tồn tại chỗ sự đa dạng sinh học trên đồng ruộng, nhóm nghiên cứu đã điều tra nông hộ và tổ chức hội thi đa dạng cây trồng, ghi nhận chỉ còn 50 giống, đến năm 2004 số giống đã suy giảm nghiêm trọng Do nhiều áp lực số giống lúa cạn đã xói mòn đáng kể, năm 2002 so với năm 1995 đã mất 17 giống trong hệ thống giống của cộng đồng bản địa và du nhập được 3 giống từ các cộng đồng người dân tộc phía Bắc di cư vào Krông Nô

• Những thành tựu đạt được trong việc bảo vệ tài nguyên di truyền

thực vậy

Để tăng cường hơn nữa chương trình quốc gia về bảo tồn và sử dụng bền vững tài nguyên di truyền thực vật, tháng 9 năm 2005 Chính phủ đã quyết định thành lập Trung tâm Tài nguyên thực vật trực thuộc Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam trên cơ sở Trung tâm Tài nguyên di truyền thực vật của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam cũ Chức năng và nhiệm

vụ của Trung tâm cũng được sửa đổi, và nguồn lực được tăng cường để có thể đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về bảo tồn và khai thác, sử dụng bền vững nguồn tài nguyên thực vật giầu có và phong phú của đất nước

Tính đến cuối năm 2005, tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia gần 13.300 giống của 115 loài cây trồng được lưu giữ, bao gồm: Ngân hàng hạt giống: 11.600 giống của 83 loài cây trồng sinh sản bằng hạt Ngân hàng gen đồng ruộng: 1.700 giống của 32 loài cây trồng sinh sản vô tính Ngân hàng gen in vitro: 83 giống khoai môn, khoai sọ khó lưu giữ trên đồng ruộng

Trong giai đoạn 2001-2005, Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia đã cấp phát 3.494 lượt giống và 4.250 lượt dữ liệu phục vụ các mục tiêu sử dụng khác nhau, góp phần tích cực cho công tác giống cây trồng Giống đậu xanh NTB-01 do Trung tâm nghiên cứu Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung Bộ bình tuyển từ các nguồn gen đậu xanh do Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia cung cấp đã được công nhận là giống quốc gia [8]

Nguồn gốc của các giống lúa nghiên cứu: Chi tiết tại Phụ lục

2.2 Nội dung và địa điểm nghiên cứu

2.2.1 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập các giống lúa cạn tại một số tỉnh phía Bắc

- Đánh giá các đặc điểm hình thái, nông học, chống chịu, năng suất và phân loại các giống lúa thu thập được

- So sánh một số giống điển hình trong tập đoàn

2.2.2 Địa điểm và thời gian tiến hành nghiên cứu

* Địa điểm tiến hành nghiên cứu:

Thí nghiệm được thực hiện tại Trung tâm thực hành thực nghiệm Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và xã Hóa Trung, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên

* Thời gian tiến hành nghiên cứu: Vụ Mùa năm 2009 và năm 2010

2.3 Phương pháp thu thập và bố trí thí nghiệm

- Thu thập mẫu: Điều tra xác định những địa phương có nhiều lúa cạn,

cử cán bộ, sinh viên thu thập theo phiếu điều tra

- Bố trí thí nghiệm:

+ Đối với tập đoàn: bố trí thí nghiệm theo phương pháp của IRRI (1972) gieo tất cả các mẫu giống thu thập được theo phương pháp tuần tự, luống rộng 2,5m, mỗi giống 3 hàng, gieo hạt khô theo hốc với khoảng cách 25

x 12 cm, mỗi hốc 3 - 5 hạt Thí nghiệm được tiến hành trong vụ mùa 2009 và

2010

+ Thí nghiệm so sánh giống: Bố trí 2 thí nghiệm tại xã Hóa Trung, huyện Đồng Hỷ: Thí nghiệm 1 gồm 5 giống lúa nếp (Nếp hạt dài, Pề xa, Nua non, Khẩu nú rầy điếng, Nếp nương) Thí nghiệm 2 gồm 6 giống lúa tẻ (Khẩu

me ùa ón, Khẩu pê lành, Khẩu mác vai, Mua làng, Lúa nương tẻ và giống IRRI 57920) Thí nghiệm được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh, diện tích ô thí nghiệm 2,5m x 4m, với 3 lần nhắc lại, gieo hạt khô theo hốc với khoảng cách 25 x 12 cm, mỗi hốc 2 - 3 hạt

vệ

Dải bảo vệ

Dải bảo vệ

Bón thúc đợt 2: Khi lúa làm đòng, bón nốt số phân đạm và Kali còn lại

2.4 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi, đánh giá (theo dõi, đánh giá các

chỉ tiêu theo quy phạm khảo nghiệm giống quốc gia và hệ thống tiêu chuẩn đánh giá cây lúa của Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI)

2.4.1 Thời gian sinh trưởng, phát triển (tính từ khi gieo đến khi chín)

- Các giai đoạn sinh trưởng, phát triển:

Giai đoạn 1: Nảy mầm

Giai đoạn 2: Mạ

Giai đoạn 3: Đẻ nhánh

Giai đoạn 4: Vươn lóng

Giai đoạn 5: Làm đòng

Giai đoạn 6: Trỗ bông

Giai đoạn 7: Chín sữa

Giai đoạn 8: Vào chắc

+ Thời gian trỗ bông: từ khi cây có 10% số khóm trỗ bông

+ Thời gian chín: khi có 85% số hạt chín trên các khóm

2.4.2 Các đặc tính nông học

- Chiều cao cây: Đo từ gốc đến chóp bông cao nhất của 5 khóm điều tra rồi tính kết quả trung bình Đo vào giai đoạn sinh trưởng 7-9, đánh giá theo thang điểm 3 cấp 1, 5, 9 [4]

- Khả năng đẻ nhánh: Đếm toàn bộ số dảnh trên những cây đã định sẵn, đánh giá khả năng đẻ nhánh ở giai đoạn sinh trưởng 5

- Độ cứng cây: Lần quan sát cuối cùng tiến hành vào giai đoạn sinh trưởng 8-9 nhằm ghi lại thế đứng của cây Đánh giá theo thang điểm 5 cấp 1,

2.4.3 Đặc điểm hình thái: Theo dõi các đặc điểm hình thái theo Hệ thống

tiêu chuẩn đánh giá cây lúa của IRRI

- Chiều dài lá: Đo thực tế chiều dài lá ngay dưới lá đòng ở giai đoạn sinh trưởng 6 và biểu thị bằng cm

- Chiều rộng lá: Đo chỗ rộng nhất của lá ngay dưới lá đòng ở giai đoạn sinh trưởng 6 và biểu thị bằng cm

- Màu phiến lá: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 4-6 theo thang điểm theo thang điểm 7 cấp 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

- Màu gốc bẹ lá: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 3-5 (giai đoạn dinh dưỡng từ sớm đến muộn) theo thang điểm 4 cấp 1, 2, 3, 4 [4]

- Màu thìa lìa: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 4-5 theo thang điểm 3 cấp 1, 2, 3 [4]

- Hình dạng thìa lìa: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 3-4 theo thang điểm 3 cấp 1, 2, 3

- Màu cổ lá: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 4-5 theo thang điểm 3 cấp 1, 2, 3

- Màu tai lá: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 4-5 theo thang điểm 2 cấp 1, 2

- Đường kính lóng gốc: Ghi số đo thực đường kính ngoài phần gốc của thân chính Kích thước mẫu = 3 Giai đoạn sinh trưởng 7-9

- Chiều dài bông: Đo thực tế chiều dài từ cổ đến đỉnh bông ở giai đoạn sinh trưởng 6

- Chiều dài hạt: Theo dõi chiều dài trung bình bằng mm từ gốc vỏ mày lên tới mỏ hạt (đỉnh vỏ trấu) Với giống có râu, chiều dài hạt được đo tới điểm tương đương với đỉnh hạt Kích thước mẫu = 10 Giai đoạn sinh trưởng 9

- Chiều rộng hạt: Theo dõi ghi chép số đo thực tế bằng mm ngang chỗ rộng nhất giữa hai nửa vỏ trấu Kích thước mẫu = 10 Giai đoạn sinh trưởng 9

- Màu vỏ trấu là màu của hạt thóc khô, ghi theo màu quan sát được

- Râu đầu hạt đánh giá theo tình trạng: Có râu và không râu

- Màu mỏ hạt: Đánh giá ở giai đoạn sinh trưởng 7-9, ghi theo màu quan sát được

2.4.4 Các chỉ tiêu về sâu bệnh hại:

- Rầy nâu: Theo dõi cây chuyển vàng từng bộ phận hay toàn bộ cây, đánh giá theo thang điểm 5 cấp 1, 3, 5, 7, 9 [4]

- Sâu cuốn lá: Tính tỷ lệ cây bị sâu ăn phần xanh của lá hoặc lá bị cuốn thành ống ở thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng theo thang điểm 5 cấp 1, 3, 5, 7, 9 [4]

- Sâu đục thân: Theo dõi tỷ lệ dảnh chết ở giai đoạn đẻ nhánh - làm đòng và bông bạc ở giai đoạn vào chắc đến chín ở các khóm điều tra, với 3 lần nhắc lại Đánh giá theo thang điểm 5 cấp 1, 3, 5, 7, 9 [4]

- Bệnh bạc lá: Đánh giá triên diện tích lá bị hại tính theo thang điểm 5 cấp 1, 3, 5, 7, 9 [4]

- Bệnh khô vằn: Theo thang điểm đánh giá độ cao của vết bệnh trên cây theo thang điểm 5 cấp 1, 3, 5, 7, 9 [4]