Nghiên cứu kỹ thuật canh tác cho lúa nếp cận đặc sản tại tỉnh hà giang

- Xác định được một số biện pháp kỹ thuật tăng năng suất giống lúa nếp cạn có triển vọng phù hợp với điều kiện khí hậu, đất đai của tỉnh Hà Giang Kết quả đạt được 1 Đánh giá được thực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

ĐÀO THỊ THU HƯƠNG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CANH TÁC CHO LÚA NẾP CẬN ĐẶC SẢN TẠI TỈNH HÀ GIANG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

THÁI NGUYÊN – 2018

ĐÀO THỊ THU HƯƠNG

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CANH TÁC CHO LÚA NẾP CẠN ĐẶC SẢN TẠI TỈNH HÀ GIANG

Ngành: Khoa học cây trồng

Mã số: 9.62.01.10

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Trần Văn Điền

THÁI NGUYÊN - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng có ai công bố trong các công trình nghiên cứu trước đây Toàn bộ các thông tin trích dẫn trong luận án đã được chỉ rõ nguồn gốc xuất xứ

Tác giả luận án

Đào Thị Thu Hương

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tời Thầy hướng dẫn khoa học:

PGS.TS Trần Văn Điền - Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã

hướng dẫn, góp ý, trao đổi về phương pháp luận, nội dung chi tiết, giúp đỡ khoa học

trong quá trình thực hiện đề tài luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, các Cô, các nhà khoa học Trường Đại

học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên đã giảng dạy, hướng dẫn tôi hoàn thành các

học phần và các chuyên đề trong chương trình đào tạo

Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám đốc, Ban Đào

tạo - Đại học Thái Nguyên, Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo, Ban chủ nhiệm Khoa

Nông học - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi

để tôi học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn toàn thể các anh chị em cán bộ khoa học kỹ thuật

tại Trung tâm Khoa học - Kỹ thuật giống cây trồng Đạo Đức thuộc xã Đạo Đức,

huyện Vị Xuyên, tỉnh Hà Giang đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi thực hiện các nghiên cứu

thực nghiệm

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Ban Lãnh đạo Trường Cao đẳng Kinh

tế - Kỹ thuật, Khoa Kỹ thuật Nông Lâm Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật đã tạo

mọi điều kiện hỗ trợ cho tôi trong suốt quá trình học tập

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân và bạn bè

đã hỗ trợ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận án

Thái Nguyên, ngày tháng năm

Tác giả luận án

Đào Thị Thu Hương

MỤC LỤC

Trang

TRANG BÌA PHỤ

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC CÁC BẢNG vii

DANH MỤC CÁC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phạm vi nghiên cứu 3

4 Những đóng góp mới của đề tài 3

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài 4

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 5

1.1 Đặc điểm tự nhiên, khí hậu của tỉnh Hà Giang 5

1.1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình của tỉnh Hà Giang 5

1.1.2 Đặc điểm khí hậu của tỉnh Hà Giang 6

1.2 Giới thiệu chung về lúa cạn 7

1.2.1 Đặc điểm hình thái của lúa cạn 7

1.2.2 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và Việt Nam 9

1.3 Tài nguyên di truyền lúa nếp trên thế giới và Việt Nam 12

1.3.1 Vai trò, giá trị của lúa nếp 12

1.3.2 Tài nguyên di truyền lúa bản địa 14

1.3.3 Tài nguyên di truyền nguồn gen lúa nếp trên thế giới 15

1.3.4 Tài nguyên di truyền lúa đặc sản và lúa nếp ở Việt Nam 17

1.4 Nghiên cứu chọn tạo, tuyển chọn giống lúa nếp cạn 22

1.4.1 Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa cạn trên thế giới 22

1.4.2 Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa cạn tại Việt Nam 23

1.4.3 Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa nếp tại Việt Nam 24

1.5 Các biện pháp kỹ thuật trong canh tác lúa cạn 25

1.5.1 Các nghiên cứu về thời vụ gieo trồng lúa cạn 25

1.5.2 Các nghiên cứu về mật độ gieo trồng lúa cạn 26

1.5.3 Các nghiên cứu về phân bón và kỹ thuật bón phân cho lúa cạn 28

1.5.4 Các nghiên cứu về cỏ dại và quản lý cỏ dại đối với lúa cạn 36

Chương 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

2.1 Vật liệu nghiên cứu 40

2.1.1 Vật liệu giống 40

2.1.2 Nguyên, vật liệu khác 41

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 41

2.2.1 Địa điểm 41

2.2.2 Thời gian 42

2.3 Nội dung nghiên cứu 42

2.4 Phương pháp nghiên cứu 42

2.4.1 Nội dung 1: Điều tra tình hình sản xuất lúa và lúa cạn của tỉnh Hà Giang 42

2.4.2 Nội dung 2: Xác định giống lúa nếp cạn có thời gian sinh trưởng phù hợp, năng suất cao, chất lượng tốt, chịu hạn để phát triển sản xuất 43

2.4.3 Nội dung 3: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật tăng năng suất giống lúa nếp cạn có triển vọng tại tỉnh Hà Giang 50

2.4.4 Nội dung 4: Thử nghiệm các biện pháp kỹ thuật mới vào mô hình sản xuất và đánh giá hiệu quả sản xuất giống lúa nếp cạn có triển vọng tại mô hình 58

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 60

3.1 Điều tra tình hình sản xuất lúa và lúa cạn của tỉnh Hà Giang 60

3.1.1 Hiện trạng sử dụng đất của tỉnh Hà Giang 60

3.1.2 Tình hình sản xuất lúa của tỉnh Hà Giang 61

3.1.3 Tình hình sản xuất lúa cạn của tỉnh Hà Giang 62

3.1.4 Tình hình canh tác lúa cạn tại tỉnh Hà Giang 66

3.2 Xác định giống lúa nếp cạn có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, chất lượng tốt, chịu hạn để phát triển sản xuất 70

3.2.1 Nghiên cứu đặc điểm sinh trưởng và phát triển, mức độ nhiễm sâu bệnh,

năng suất và chất lượng của một số giống lúa nếp cạn tại Hà Giang 71

3.2.2 Khả năng chịu hạn của các giống lúa nếp cạn thí nghiệm 82

3.3 Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật làm tăng năng suất trong canh tác giống lúa nếp cạn có triển vọng tại tỉnh Hà Giang 84

3.3.1 Ảnh hưởng thời vụ đến sinh trưởng và phát triển của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 84

3.3.2 Ảnh hưởng tổ hợp mật độ phân bón sinh trưởng và phát triển của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 92

3.3.3 Ảnh hưởng của phương thức bón phân và khoảng cách gieo hạt trong canh tác giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 104

3.3.4 Ảnh hưởng của các biện pháp phòng trừ cỏ dại trong canh tác giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 114

3.4 Thử nghiệm các biện pháp kỹ thuật mới của đề tài và đánh giá hiệu quả sản xuất giống lúa nếp cạn có triển vọng qua mô hình 121

3.4.1 Một số chỉ tiêu sinh trưởng phát triển và tình hình nhiễm sâu bệnh của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng tại mô hình 2016 121

3.4.2 So sánh hiệu quả kinh tế của giống Khẩu Nua Trạng trong mô hình và sản xuất thực tế năm 2016 122

3.5 Một số biện pháp kỹ thuật tăng năng suất cho giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng canh tác trong điều kiện nhờ nước trời tại tỉnh Hà Giang 123

3.5.1 Thời vụ gieo trồng 123

3.5.2 Mật độ, khoảng cách gieo trồng và bón phân 124

3.5.3 Phòng trừ cỏ dại 125

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 126

I Kết luận 126

II Đề nghị 127

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN 128

TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 PHỤ LỤC

DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt

Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations Trung tâm phát triển phân bón quốc tế

(International Fertilizer Development Center) Quỹ phát triển nông nghiệp quốc tế

(International Fund for Agriculture Development) Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI (International Rice Research Institute) Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới quốc tế

(The International Institute of Tropical Agriculture) Khối lượng nghìn hạt

Năng suất lý thuyết Năng suất thực thu

Hệ thống canh tác lúa cải tiến (System of Rice Intensification)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 2.1 Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng xôi 49 Bảng 3.1 Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Hà Giang năm 2015 60 Bảng 3.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa cạn tại tỉnh Hà Giang giai đoạn

2012 - 2016 62 Bảng 3.3 Diện tích và sản lượng lúa cạn phân theo các huyện thuộc tỉnh Hà

Giang giai đoạn 2012 - 2016 64 Bảng 3.4 Cơ cấu giống lúa nếp cạn tại tỉnh Hà Giang năm 2015 66 Bảng 3.5 Tình hình sử dụng giống, đất và kỹ thuật gieo trồng lúa cạn tại tỉnh

Hà Giang năm 2015 67 Bảng 3.6 Mật độ gieo, phân bón và phương thức phòng trừ cỏ dại cho lúa cạn

tại tỉnh Hà Giang năm 2015 69 Bảng 3.7 Thời gian các giai đoạn sinh trưởng phát triển của các giống lúa nếp

cạn trong thí nghiệm vụ Mùa 2014 71 Bảng 3.8 Chiều cao cây, khả năng đẻ nhánh, cấu trúc bông của các giống lúa

nếp cạn trong thí nghiệm vụ Mùa 2014 73 Bảng 3.9 Mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính của các giống lúa nếp cạn vụ Mùa

2014 75 Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa nếp

cạn vụ Mùa 2014 76 Bảng 3.11 Đặc tính lý tính của các giống lúa nếp cạn trong thí nghiệm vụ Mùa

năm 2014 78 Bảng 3.12 Các đặc tính hoá học của các giống lúa nếp cạn trong thí nghiệm vụ

mùa 2014 80 Bảng 3.13: Chất lượng xôi của các giống tham gia trong thí nghiệm vụ mùa

năm 2014 81 Bảng 3.14 Đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa nếp cạn 82 Bảng 3.15 Đánh giá khả năng phục hồi của các giống lúa nếp cạn 83 Bảng 3.16 Ảnh hưởng của thời vụ đến thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng

phát triển của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 87

Bảng 3.17 Ảnh hưởng của thời vụ đến chiều cao cây, chiều dài bông, số nhánh

tối đa của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng thí nghiệm 87 Bảng 3.18 Ảnh hưởng của thời vụ đến khả năng chống chịu sâu bệnh hại của

giống Khẩu Nua Trạng 89 Bảng 3.19 Ảnh hưởng của thời vụ đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng

suất của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 90 Bảng 3.20 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến thời gian qua các giai đoạn

sinh trưởng của giống Khẩu Nua Trạng trong vụ Mùa 2015 92 Bảng 3.21 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến chiều cao cây và chiều dài

bông của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 93 Bảng 3.22 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số nhánh tối đa và số nhánh

hữu hiệu của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 95 Bảng 3.23 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón tới khả năng chống chịu sâu

bệnh của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 96 Bảng 3.24 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số bông, số hạt chắc và hạt

chắc của giống Khẩu Nua Trạng 98 Bảng 3.25 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khối lượng nghìn hạt, năng

suất lý thuyết, năng suất thực thu của giống Khẩu Nua Trạng 101 Bảng 3.26 Hiệu quả kinh tế ở các tổ hợp mật độ và phân bón trong thí nghiệm đối

với giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 103 Bảng 3.27 Ảnh hưởng của tổ hợp phương thức bón phân và khoảng cách gieo

hạt đến thời gian sinh trưởng phát triển của giống Khẩu Nua Trạng 105 Bảng 3.28 Ảnh hưởng của phương thức bón phân và khoảng cách gieo hạt đến chiều

dài bông, số nhánh hữu hiệu của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 107 Bảng 3.29 Ảnh hưởng của phương thức bón phân và khoảng cách gieo hạt đến

mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 110 Bảng 3.30 Ảnh hưởng của phương thức bón phân và khoảng cách gieo hạt đến

các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống Khẩu Nua Trạng 111 Bảng 3.31: Hiệu quả kinh tế tại tổ hợp các công thức ảnh hưởng của phương

thức bón phân và khoảng cách gieo hạt 113

Bảng 3.32 Thành phần và mức độ xuất hiện của các loài cỏ dại trên khu đất

trồng lúa nếp cạn thí nghiệm 115 Bảng 3.33 Khối lượng cỏ (g/m2) sau khi tiến hành thực hiện các biện pháp xử

lý cỏ dại đối với giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng 116 Bảng 3.34 Ảnh hưởng của các biện pháp trừ cỏ đến một số chỉ tiêu sinh trưởng

và phát triển của giống lúa nếp cạn thí nghiệm 117 Bảng 3.35 Ảnh hưởng của các phương thức trừ cỏ đến số nhánh tối đa, số

bông/ khóm, năng suất thực thu của giống lúa nếp cạn thí nghiệm 118 Bảng 3.36 Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống lúa nếp cạn Khẩu Nua

Trạng tại xã Quang Minh huyện Bắc Quang và xã Đạo Đức, huyện

Vị Xuyên trong vụ Mùa năm 2016 122 Bảng 3.37 So sánh hiệu quả kinh tế của giống Khẩu Nua Trạng trong mô hình

và sản xuất thực tế năm 2016 123

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 2.1: Sơ đồ thí nghiệm mật độ - phân bón 52

Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm phương thức bón phân - khoảng cách gieo hạt 55

Hình 3.1 Diện tích lúa các tỉnh vùng miền núi phía Bắc và tỉnh Hà Giang 61

Hình 3.2 Năng suất lúa các tỉnh miền núi phía Bắc và Hà Giang năm 2015 62

Hình 3.3 Năng suất lúa cạn phân theo các huyện thuộc tỉnh Hà Giang giai đoạn 2012 – 2016 65

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Tên tác giả: Đào Thị Thu Hương

Tên luận án: “Nghiên cứu kỹ thuật canh tác cho lúa nếp cạn đặc sản tại tỉnh Hà Giang”

Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên

Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được thực trạng và xác định hạn chế trong sản xuất lúa cạn và nếp cạn của tỉnh Hà Giang

- Tuyển chọn được giống lúa nếp cạn có thời gian sinh trưởng phù hợp, năng suất cao, chất lượng tốt, chịu hạn để phát triển sản xuất

- Xác định được một số biện pháp kỹ thuật tăng năng suất giống lúa nếp cạn

có triển vọng phù hợp với điều kiện khí hậu, đất đai của tỉnh Hà Giang

Kết quả đạt được

1) Đánh giá được thực trạng sản xuất lúa và lúa cạn của tỉnh Hà Giang

Tỉnh Hà Giang có diện tích trồng lúa cạn chiếm khoảng 3% tổng diện tích lúa mùa với cơ cấu giống lúa nếp, tẻ địa phương còn khá đa dạng Tuy nhiên năng suất lúa cạn còn thấp chỉ từ 1,9 – 2,2 tấn/ha do nhiều giống địa phương chưa được phục tráng và biện pháp kỹ thuật canh tác chủ yếu theo kinh nghiệm chưa thật phù hợp với điều kiện môi trường đã thay đổi

2) Xác định được giống lúa nếp cạn đặc sản có triển vọng tại tỉnh Hà Giang

Từ đánh giá, so sánh 06 giống lúa nếp cạn địa phương đã xác định được giống lúa nếp cạn đặc sản Khẩu Nua Trạng có thời gian sinh trưởng ngắn (126 ngày), đẻ nhánh khá, chịu hạn tốt (điểm 3), năng suất thực thu cao (3,63 tấn/ha), hàm lượng amlylose 5,8%, chất lượng xôi dẻo, thơm ngon để phục vụ và phát triển hàng hoá tại tỉnh Hà Giang

3) Xác định được một số biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp làm tăng năng suất và nâng cao hiệu quả kinh tế của giống lúa nếp cạn đặc sản Khẩu Nua Trạng, cụ thể:

+ Thời vụ gieo hạt thích hợp cho giống sinh trưởng phát triển và đạt năng suất cao từ ngày 5 đến 20 tháng 6 dương lịch

+ Mật độ và phân bón thích hợp cho giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng tại

Hà Giang là 30 khóm/m2, bón phân cho 1 ha với lượng 1 tấn phân vi sinh + 60 kg N + 60 kg P2O5 + 45 kg K2O + 300 kg vôi bột Tổ hợp mật độ và phân bón trên cho NSLT là 5,94 tấn/ha và NSTT là 3,83 tấn/ha

+ Sử dụng phân bón NPK rời bón rạch hàng sâu 6 – 8 cm hoặc NPK được nén thành viên bón vùi sâu, kết hợp với khoảng cách gieo hạt ở mật độ 30 khóm/m2(cây cách cây 17 cm, hàng cách hàng 20 cm hoặc khoảng cách cây cách cây 17 cm, hàng rộng 30 cm, hàng hẹp 10 cm), giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng cho NSLT đạt cao nhất (5,50 tấn/ha – 5,89 tấn/ha) và NSTT đạt cao nhất (3,90 – 3,93 tấn/ha)

+ Biện pháp phòng trừ cỏ dại hiệu quả nhất cho giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng là làm cỏ bằng tay sau gieo 25 ngày kết hợp phun Mizin 80 WP khi cỏ mọc lại 1 – 3 lá Hoặc xử lý cỏ trước gieo 15 ngày bằng Lyphoxim kết hợp sau khi lúa mọc 45 ngày tiếp tục làm cỏ bằng tay

THESIS ABSTRACT PhD candidate name: Dao Thi Thu Huong

Thesis title: "Research on farming techniques for the special upland rice in Ha

Giang"

Major: Faculty of Agronomy; Code: 9 62 01 10 Educational organization: University of Agriculture and Forestry - Thai Nguyen

University

Research and Objectives

- Evaluate the factual production and identify the limitation on upland rice and upland sticky rice cultivation in Ha Giang

- Select the best upland sticky rice variety for production development with the key features of growing time, high productivity, good quality, drought tolerance

- Determine several technical measures for increasing the productivity of the promising upland rice variety under the local climates and soil conditions

Maing finding and conclusions

1) Evaluate the factual production and identify the limitation on upland rice and upland sticky rice cultivation in Ha Giang: Although the structure of Ha

Giang rice varieties are quite diverse, the cultivated area of upland rice occupies approximately 3 percents of total rice crop area Moreover, the low productivity of upland rice with only around 2 tons per hectare is mainly resulted from the un- reinvigoration of the local varieties and the experienced technical measures without in accordance with the changes of environment

2) Select the best upland sticky rice variety for production development with the key features of growing time, high productivity, good quality, drought tolerance: From the evaluations and comparisions among 06 varieties of the local

upland rice, Khau Nua Trang variety has been proposed due to its advantages on short growing time (126 days), medium height (126.5cm), good tillering, good drought tolerance (point 3), high practical yield (3.63 tons per hectare), amyloza content 5.85%, sticky and aromatic rice products

3) Determine several technical measures for increasing the productivity of the promising upland rice variety under the local climates and soil conditions:

Several suitable technical measures have been determined to increase the productivity and economic efficiency of Khau Nua Trang upland sticky rice variety Specifically: the seasonal sowing is chosen from 5th to 20th June with density of 30 rices per meter in square; the spaces between two trees and two rows are 17cm and 20cm, respectively; or the space between two rices is 17cm, and the spaces among the wide and narrow rows are 30 cm and 10 cm, respectively; the fertilizer formula used per hectare is: organic fertilizer (1000kg) + N (60 kg) + P2O5 (60 kg) + K2O (45 kg) + lime powder (300 kg); fertilizing NPK is in 6 to 8cm deep row sliNoings;

or NPK pellets are buried from 6 to 8cm under the ground; manual weeding is performed 25 days after sowing combining with Mizin spraying when grass has 1 to

3 leaves; or the weed is handled by using Lyphoxim 15 days before sowing then performing manual weeding after 45 days of rice growing It can be illustrated from the experimental project model with new technical measures where the economic results are 35.7 to 42.7 percentages higher than those of practical models in two districts in HaGiang

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực quan trọng cho hơn một nửa dân số

trên thế giới (trên 3,5 tỷ người), được trồng ở 112 nước với tổng diện tích gieo trồng trên 163,2 triệu ha Diện tích trồng lúa trên thế giới phân bố không đều Gần 90% tổng diện tích gieo trồng tập trung ở châu Á; 4,6% ở châu Phi và 4,7% ở châu Mỹ (Maclean

et al., 2013) Trong xu thế hội nhập hiện nay, phát triển lúa gạo không chỉ đảm bảo

an ninh lương thực mà còn đi sâu vào chất lượng và phát triển bền vững Từ năm

2000 trở lại đây, Việt Nam với sự tăng trưởng tốt của nền kinh tế, số người có thu nhập cao tăng lên không ngừng nên nhu cầu tiêu thu các loại gạo chất lượng cao cũng tăng theo (Nguyễn Trọng Khanh và cs 2014) Đáp ứng nhu cầu của thị trường việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật đối với các giống lúa chất lượng của địa phương là cần thiết, là tiền đề cho cả chuỗi sản xuất, tiêu thụ gạo đặc sản, gạo chất lượng cao Bên cạnh đó việc khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên đa dạng, phong phú về giống, phát triển nguồn cây trồng thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu, và nâng cao sinh kế cho người dân cũng là một trong các chương trình phát triển nông nghiệp bền vững đang được hướng đến

Lúa cạn (lúa nương) là loại lúa gieo trên đất trồng cạn như các loại hoa màu không tích nước trong ruộng Cây lúa sống chủ yếu nhờ nguồn nước trời và nguồn nước được giữ lại trong đất (Nguyễn Văn Luật, 2002) Ở nước ta hiện có 130.000

ha lúa cạn đang được trồng chủ yếu bởi một số dân tộc ít người sống tại các vùng đồi núi cao thuộc miền núi phía Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên (Đới Hồng Hạnh và cs 2016) Lúa cạn chủ yếu là các giống lúa bản địa, được bà con miền núi trồng trong điều kiện khó khăn về nguồn nước, nơi mà các giống lúa lai năng suất cao khó có thể thích nghi được Bên cạnh khả năng thích nghi tốt trong điều kiện canh tác nhờ nước trời, lúa cạn còn được biết đến bởi chất lượng thơm ngon mang đặc trưng cho vùng miền bởi các sản phẩm được làm từ gạo nương được người dân chế biến thành xôi, bánh, chè… phục vụ chủ yếu vào các dịp lễ tết Tuy nhiên một trong những hạn chế lớn của cây lúa cạn là năng suất rất thấp, trung bình chỉ đạt từ

1 - 1,5 tấn/ha tùy khu vực (Maclean et al., 2013) Điều này làm cho sản lượng lúa

cạn chỉ góp phần vào khoảng 4% tổng sản lượng lúa gạo trên toàn thế giới Nguyên nhân chủ yếu là do lúa cạn được trồng hoàn toàn phụ thuộc vào nước trời, người dân ít đầu từ chăm sóc, đất đai nghèo dinh dưỡng, ít được bón phân và bảo vệ thực vật, phòng trừ cỏ dại… (Oghalo, 2011) Mặc dù năng suất thấp nhưng các giống lúa cạn địa phương lại đang ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng và nhu cầu thị trường đang mở rộng tạo ra cơ hội to lớn phát triển các loại lúa gạo đặc sản của các tỉnh miền núi gắn với thương hiệu cho từng vùng Do vậy các khu vực miền núi cũng đang có những cơ hội về phát triển gạo chất lượng cao từ các nguồn gen bản địa đã được người dân lưu giữ và phát triển đến ngày nay

Hà Giang được biết đến là một trong các tỉnh miền núi phía Bắc của Việt Nam có nhiều cây trồng đặc sản trong đó phải kể đến là các giống lúa cạn (lúa nương) Tại đây, các giống lúa nếp cạn và tẻ cạn đều được gieo trồng chính trong vụ mùa, chiếm khoảng 3% tổng diện tích lúa mùa Giống có nhiều đặc điểm tốt như sinh trưởng phát triển trong điều kiện hoàn toàn nhờ nước trời, chịu được nóng, được hạn, và đặc biệt bởi chất lượng gạo cao, hạt gạo trong, cơm và xôi dẻo Tuy nhiên hạn chế trong canh tác lúa cạn và lúa nếp cạn tại địa phương năng suất vẫn thấp chỉ đạt khoảng 2 tấn/ha (Cục Thống kê tỉnh Hà Giang năm 2016) Nguyên nhân chủ yếu là do giống, biện pháp kỹ thuật, chăm sóc, thu hoạch và điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến năng suất Do vậy, bên cạnh việc bảo tồn cần phải tìm các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp cho giống vừa tạo điều kiện để giống phát huy được

tiềm năng sinh học và nâng cao năng suất Xuất phát từ thực tiễn trên, việc “Nghiên

cứu kỹ thuật canh tác cho lúa nếp cạn đặc sản tại tỉnh Hà Giang” phục vụ cho

công tác bảo tồn nguồn gen lúa cạn và sản xuất lúa chất lượng cao tại địa phương, cây lương thực bản địa thích ứng với biến đổi khí hậu là yêu cầu rất cấp thiết

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá được thực trạng và xác định hạn chế trong sản xuất lúa cạn và nếp cạn của tỉnh Hà Giang

- Tuyển chọn được giống lúa nếp cạn có thời gian sinh trưởng phù hợp, năng suất cao, chất lượng tốt, chịu hạn để phát triển sản xuất

- Xác định được một số biện pháp kỹ thuật tăng năng suất giống lúa nếp cạn có triển vọng phù hợp với điều kiện khí hậu, đất đai của tỉnh Hà Giang

phân và phòng trừ cỏ dại) đối với giống được đánh giá

4 Những đóng góp mới của đề tài

- Đánh giá được thực trạng sản xuất lúa và lúa cạn của tỉnh Hà Giang:

Tỉnh Hà Giang có diện tích gieo trồng lúa cạn chiếm khoảng 3% tổng diện tích lúa mùa với cơ cấu giống lúa nếp, tẻ địa phương còn khá đa dạng Tuy nhiên năng suất lúa cạn còn thấp chỉ từ 1,9 – 2,2 tấn/ha do nhiều giống địa phương chưa được phục tráng và biện pháp kỹ thuật canh tác chủ yếu theo kinh nghiệm chưa thật phù hợp

với môi trường đã thay đổi

- Xác định được giống lúa nếp cạn có triển vọng tại tỉnh Hà Giang làm cơ

sở cho bảo tồn và sử dụng nguồn gen cho chọn tạo giống lúa nếp mới: Từ đánh

giá, so sánh 06 giống lúa nếp cạn địa phương, đã tuyển chọn được giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng có thời gian sinh trưởng ngắn (126 ngày), cao cây trung bình (126,5cm), đẻ nhánh khá, chịu hạn tốt (điểm 3), năng suất thực thu cao (3,63

tấn/ha), hàm lượng amylose 5,85%, chất lượng xôi dẻo, thơm

- Xác định được một số các biện pháp kỹ thuật phù hợp làm tăng năng suất và nâng cao hiệu quả kinh tế của giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng, cụ thể: Thời vụ gieo hạt từ ngày 5 đến 20 tháng 6 dương lịch, gieo hạt với mật độ 30

cây/m2, khoảng cách gieo cây cách cây 17 cm, hàng cách hàng 20 cm, hoặc khoảng cách cây cách cây 17 cm, hàng rộng 30 cm, hàng hẹp 10 cm; Bón phân cho 1 ha với lượng 1 tấn phân hữu cơ vi sinh + 60 kg N + 60 kg P2O5 + 45 kg K2O/ha + 300 kg vôi bột, bón bằng phân NPK rời theo phương thức rạch hàng sâu 6 – 8 cm, hoặc

phân NPK được nén thành viên bón vùi sâu 6 – 8 cm; làm cỏ bằng tay sau gieo 25 ngày kết hợp phun Mizin 80WP sau khi cỏ mọc lại được 1 - 3 lá Hoặc xử lý cỏ trước gieo 15 ngày bằng Lyphoxim và sau khi lúa mọc 45 ngày tiếp tục làm cỏ bằng tay Thử nghiệm biện pháp kỹ thuật mới của đề tài qua mô hình đã cho thấy hiệu quả kinh tế của mô hình đề tài vượt so với mô hình thực tế của địa phương là 35,7%

đến 42,7% tại hai huyện thử nghiệm

5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

5.1 Ý nghĩa khoa học

- Bổ sung thông tin khoa học về đặc điểm hình thái, sinh trưởng phát triển,

năng suất, chất lượng, khả năng chịu hạn của một số giống lúa nếp cạn địa phương được gieo trồng tại tỉnh Hà Giang

- Cung cấp thêm cơ sở khoa học để xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác giống lúa nếp cạn được gieo trồng tại Hà Giang nói riêng và ở miền núi phía Bắc nói chung

- Kết quả nghiên cứu có giá trị về khoa học cho việc nghiên cứu, giảng dạy

và phát triển nguồn gen lúa cạn, lúa chịu hạn, lúa nếp cạn địa phương chất lượng cao trong điều kiện biến đổi khí hậu hạn hán tăng cao

5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xác định được giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng có thời gian sinh trưởng

phù hợp, chịu hạn tốt, năng suất cao, chất lượng xôi dẻo và thơm phục vụ cho công tác sản xuất lúa chất lượng cao tại tỉnh Hà Giang

- Xác định được thời vụ gieo hạt, tổ hợp mật độ phân bón, kỹ thuật bón phân

và khoảng cách gieo hạt, biện pháp phòng trừ cỏ dại đối với giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng giúp tăng năng suất của giống

- Kết quả nghiên cứu góp phần hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác phù hợp cho giống lúa nếp cạn Khẩu Nua Trạng đạt năng suất, tăng hiệu quả kinh tế nhằm nâng cao thu nhập cho người dân trồng lúa cạn tại tỉnh Hà Giang và góp phần đẩy mạnh chuỗi sản xuất hàng hoá nông sản chất lượng

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1 Đặc điểm tự nhiên, khí hậu của tỉnh Hà Giang

1.1.1 Vị trí địa lý và đặc điểm địa hình của tỉnh Hà Giang

* Vị trí địa lý: Hà Giang là một tỉnh thuộc vùng Đông Bắc Việt Nam Phía

Đông giáp tỉnh Cao Bằng, phía Tây giáp tỉnh Yên Bái và Lào Cai, phía Nam giáp tỉnh Tuyên Quang phía Bắc giáp nước Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa Tại điểm cực Bắc của lãnh thổ Hà Giang, cũng là điểm cực bắc của Tổ quốc, cách Lũng Cú chừng 3 km về phía Đông, có vĩ độ 23o13’00"; điểm cực tây cách Xín Mần khoảng

10 km về phía Tây Nam, có kinh độ l04o24’05"; mỏm cực Đông cách Mèo Vạc 16

km về phía Đông - Đông Nam có kinh độ l05o30’04" Hà Giang có nhiều ngọn núi

đá cao và sông suối Địa hình của tỉnh Hà Giang khá phức tạp, có thể chia làm 3 vùng Vùng cao núi đá phía bắc nằm sát chí tuyến bắc, có độ dốc khá lớn, thung lũng và sông suối bị chia cắt nhiều Nằm trong vùng khí hậu cận nhiệt đới

ẩm nhưng do địa hình cao nên khí hậu Hà Giang mang nhiều sắc thái ôn đới Vùng cao núi đất phía tây thuộc khối núi thượng nguồn sông Chảy, sườn núi dốc, đèo cao, thung lũng và lòng suối hẹp Vùng thấp trong tỉnh gồm vùng đồi núi, thung lũng sông Lô và Thành phố Hà Giang Hà Giang có nhiều núi non hùng vĩ, có đỉnh Tây Côn Lĩnh (2.419 m) và ngọn Kiều Liêu Ti (2.402 m) là cao nhất Về thực vật, Hà Giang có nhiều khu rừng nguyên sinh, nhiều gỗ quý, và có tới 1000 loại cây dược liệu Động vật có hổ, công, trĩ, tê tê và nhiều loại chim, thú phong phú khác (Cổng thông tin điện tử tỉnh Hà Giang 2016)

* Đặc điểm địa hình: Nhìn chung Hà Giang nằm trong khu vực địa bàn vùng

núi cao phía Bắc lãnh thổ Việt Nam, đây là một quần thể núi non hùng vĩ có độ cao trung bình từ 800 m – 1.200 m so với mực nước biển, đặc biệt là đỉnh Tây Côn Lĩnh cao hơn 2500 m Tuy vậy, về cơ bản địa hình Hà Giang có thể phân thành 3 vùng như sau:

- Vùng cao núi đá phía Bắc hay còn gọi là cao nguyên Đồng Văn, gồm các huyện Đồng Văn, Mèo Vạc, Yên Minh, Quản Bạ với 90% diện tích là núi đá vôi

đặc trưng cho địa hình Karst Ở đây có những núi đá tai mèo sắc nhọn, những khe núi sâu và hẹp cùng nhiều vách đá dựng đứng

- Vùng cao núi đất phía Tây gồm các huyện Hoàng Su Phì, Xín Mần là một phần của cao nguyên Bắc Hà Địa hình nơi đây phổ biến dạng vòm hoặc nửa vòm,

có sự chia cắt mạnh, nhiều vết đứt gãy

- Vùng núi thấp bao gồm địa bàn các huyện thị còn lại, khu vực này có những dải rừng già xen kẽ những thung thũng tương đối bằng phẳng nằm dọc theo sông suối, đây là vùng đất đai phì nhiêu thích ứng với nhiều loại cây trồng cho phát triển kinh tế, đồng thời đây cũng là những vựa lúa lớn của tỉnh Các vùng núi thấp như Vị Xuyên, Bắc Quang có kinh tế phát triển hơn vùng núi Dựa vào sông Lô và lượng mưa lớn nên ngành nông nghiệp ở khu vực này rất phát triển, không kém gì vùng núi trung du Nơi đây có những cánh đồng phì nhiêu phát triển thuận lợi trong việc trồng và canh tác các giống lúa cạn bản địa (Cổng thông tin điện tử tỉnh Hà Giang 2016)

1.1.2 Đặc điểm khí hậu của tỉnh Hà Giang

Khí hậu của tỉnh Hà Giang về cơ bản mang những đặc điểm của vùng núi phía Bắc - Hoàng Liên Sơn, song cũng có những đặc điểm riêng, mát và lạnh hơn các tỉnh thuộc vùng Đông Bắc khác, nhưng ấm hơn các tỉnh thuộc vùng Tây Bắc

* Chế độ nhiệt: Nhiệt độ trung bình cả năm khoảng 21,6 oC - 23,9 oC Mùa nóng nhiệt độ cao tuyệt đối lên đến 40 oC (tháng 6, 7); ngược lại mùa lạnh nhiệt độ thấp tuyệt đối là 2,2 oC (tháng l) (Cổng Thông tin điện tử tỉnh Hà Giang 2016)

* Chế độ mưa: Chế độ mưa tại Hà Giang khá phong phú Toàn tỉnh đạt bình

quân lượng mưa hàng năm khoảng 2.300 - 2.400 mm, riêng Bắc Quang hơn 4.000

mm, là một trong số trung tâm mưa nhiều nhất nước ta Dao động lượng mưa giữa các vùng, các năm và các tháng trong năm khá lớn Năm 2001, lượng mưa đo được

ở trạm Hà Giang là 2.253,6 mm, Bắc Quang là 4.244 mm, Hoàng Su Phì là 1.337,9 mm Tháng mưa cao nhất ở Bắc Quang (tháng 6) có thể đạt trên 1.400 mm, trong khi đó lượng mưa tháng 12 ở Hoàng Su Phì là 3,5 mm, ở Bắc Mê là 1,4 mm… Đây

là nguồn nước tưới dồi dào phục vụ cho sản xuất nông nghiệp Nhờ vào nguồn nước

tự nhiên này mà cây lúa cạn sinh trưởng phát triển nhờ vào nước trời có khả năng

sinh trưởng và phát triển tốt, góp phần đảm bảo an ninh lương thực tại địa phương

và tạo nên nét riêng của vùng Độ ẩm bình quân hàng năm ở Hà Giang đạt 85% và dao động giữa các tháng cũng không lớn Thời điểm cao nhất (tháng 6,7,8) vào khoảng 87 - 88%, thời điểm thấp nhất (tháng l, 2, 3) cũng vào khoảng 81% (Cổng thông tin điện tử tỉnh Hà Giang 2015)

Nhìn chung nét nổi bật của khí hậu tỉnh Hà Giang là duy trì độ ẩm trong năm cao, mưa nhiều và kéo dài, nhiệt độ mát và lạnh, đây là kiểu tiểu vùng khí hậu thích hợp cho hệ thống các cây lâm nghiệp, cây ăn quả, cây thuốc thảo mộc và cây lúa cạn sinh trưởng phát triển phụ thuộc nhiều vào lượng nước mưa trong năm

1.2 Giới thiệu chung về lúa cạn

1.2.1 Đặc điểm hình thái của lúa cạn

Lúa cạn là loại lúa được gieo hạt trên các loại đất khô, có thể là đất dốc hoặc đất bằng nhưng đều không có bờ, sống phụ thuộc hoàn toàn nhờ nước trời (Trần Văn Đạt, 2005) Các nghiên cứu cho thấy đặc điểm hình thái của lúa cạn là sự thích nghi với điều kiện sinh trưởng trong môi trường thiếu nước và có nhiều cỏ dại Cây lúa cạn mang những đặc điểm về hình thái có thể tránh hạn và chịu hạn khi gặp điều kiện thời tiết bất thuận như hạn hán kéo dài Trong điều kiện diễn biến phức tạp của khí hậu, cơ chế tránh hạn và chịu hạn của cây lúa là quan trọng đối với sản xuất

(Pantuwan et al., 2002) Tránh hạn là khả năng phát triển mạnh hệ thống rễ, có khả

năng hút nước từ các lớp đất sâu hoặc giảm thoát nước mà không ảnh hưởng đến sản lượng Chịu hạn là cơ chế điều chỉnh thẩm thấu mà theo đó làm tăng sức trương

của tế bào trong điều kiện thiếu nước (Price et al., 2002)

Đặc điểm đó được biểu hiện qua sự phát triển mạnh mẽ của bộ rễ cũng như

bộ lá to, thân cao và dày thuận lợi cho khả năng huy động nước trong điều kiện hạn

và hạn chế được sự xâm lấn của cỏ dại Các nhà khoa học đã chứng minh rằng độ sâu của bộ rễ có mối tương quan thuận vừa phải với năng suất trong điều kiện hạn

đối với lúa nước (Venuprasad et al., 2007) Những giống lúa cạn có tỷ lệ khối lượng

rễ trên khối lượng thân lá cao nên lúa cạn có khả năng chịu hạn tốt (Fukai et al.,

1995) Khối lượng rễ của chúng cũng có mối tương quan thuận với khả năng đẻ

nhánh trung bình (Bernier et al., 2008) Khả năng đâm xuyên của bộ rễ lúa cạn có

liên quan đến đường kính rễ, chiều dài rễ và khối lượng rễ khô (Nhan et al., 2006)

Giống có nhiều rễ có thể len sâu qua các vật cứng thì có khả năng chịu hạn tốt và cho năng suất cao hơn Nghiên cứu đặc điểm rễ của các giống lúa chịu hạn cho thấy chúng có lớp vỏ rễ dày hơn, mô khí nhiều hơn, mạch dẫn lớn hơn, nhu mô liên kết

chặt chẽ và khoảng gian bào ít hơn so với các giống mẫn cảm (Singh et al., 2013)

Khối lượng rễ của các giống lúa chịu hạn có tương quan đáng kể với khối lượng khô của thân lá, đồng thời giúp làm tăng năng suất từ 9,2% - 13,4% và tăng hiệu quả sử dụng nước từ 9,0% - 13,7% so với các giống lúa nước trong điều kiện hạn

(Chu et al., 2014) Số nhánh/cây, số hạt/bông, khối lượng 1000 hạt, chiều dài rễ,

khối lượng rễ khô của các giống lúa cạn có mối tương quan thuận với yếu tố năng

suất (Anbumalar Mathi et al., 2008)

Đặc điểm hình thái thân lá 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 này Chiều cao của các giống lúa cạn dao động từ 80 cm đến 175 cm Các giống lúa cạn ở Philippines nhìn chung cao trên 150 cm khi trồng trong điều kiện ruộng cạn Các giống lúa cạn có chiều cao cây cao nên có tác dụng rất tốt trong việc giúp cây lấn át cỏ dại sau giai đoạn được ba đến bốn lá Lúa cạn thường đẻ nhánh ít hơn so với lúa nước, khả năng đẻ nhánh biến động của các giống cạn làm hạn chế năng suất của chúng ngay trong điều kiện canh tác phù hợp Lúa cạn có bộ lá to dầy

và có khả năng cuốn lại khi gặp hạn, đây là một trong những đặc điểm thích nghi rất tốt trong điều kiện hạn của giống để giảm bớt sự thoát hơi nước trên bề mặt (Nguyễn Gia Quốc, 1994) Khi lúa cạn bị thiếu hụt nước, hiện tượng cuốn lá xảy ra

do mất sức trương tế bào và lá héo, biểu hiện này được thể hiện rất rõ Mức độ cuốn

lá có thể cho biết khi nào cây bị thiếu hụt nước (Fischer et al., 2003) Trong điều

kiện hạn, khi nhiệt độ lá tăng làm mất sự cân bằng thoát hơi nước dẫn đến bộ lá bị mất sức trương hoặc chết mô (biểu hiện khô lá) Các lá ở tầng thấp biểu hiện khô lá nhiều hơn các lá ở tầng cao và cũng không đồng nhất trong toàn bộ lá ngoại trừ hạn gay gắt Biểu hiện khô lá thường bắt đầu từ phía ngọn lá rồi mới lan rộng toàn bộ lá Đây là một trong những chỉ tiêu được các nhà khoa học lựa chọn để đánh giá khả

năng chịu hạn của cây lúa cạn (Fischer et al., 2003) Khả năng thoát hơi nước được

điều chỉnh bằng sự vận động đóng mở khí khổng và mật độ khí khổng (Lake and Woodward, 2008) Độ mở của khí khổng của các giống lúa phụ thuộc vào nhiều yếu

tố như độ ẩm, ánh sáng, ion Ca++, Ion K+, nitric oxide… (Kim and Maik, 2010) Đối với thực vật mật độ khí khổng thấp có thể thích hợp để phát triển dưới điều kiện

môi trường thiếu nước hơn so với mật độ khí khổng cao (Dohey - Adams et al., 2012; Yu et al., 2013) Sự điều chỉnh thẩm thấu và phát triển bộ rễ ở tầng đất sâu

giúp lúa cạn có thể sử dụng được nước sẵn có trong đất với khả năng chịu hạn tốt

(Manschadi et al., 2006)

Như vậy lúa cạn là một trong những giống lúa có nhiều đặc điểm hình thái liên quan đến tính chịu hạn, giúp cho chúng có thể sinh trưởng và phát triển trên các loại đất khô, đất dốc Chúng có khả năng sống phụ thuộc hoàn toàn vào ẩm độ do nước trời cung cấp (nhờ nước trời) tại các khu vực nơi mà phù hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa cạn

1.2.2 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và Việt Nam

1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa cạn ở một số khu vực trên thế giới

Trên thế giới lúa cạn được trồng chủ yếu ở ba khu vực châu Á, châu Phi,

châu Mỹ, trong đó diện tích lúa cạn tại châu Á chiếm diện tích lớn nhất (Maclean et

al., 2013) Hệ thống canh tác lúa cạn dựa vào nước trời (rainfed rice) chiếm một

diện tích rất lớn với khoảng 67 triệu ha, trong đó diện tích lúa nước trời vùng đất thấp (rainfed lowland rice) có diện tích khoảng 52 triệu ha và lúa cạn (upland rice) khoảng 15,9 triệu ha

Châu Á: Diện tích trồng lúa cạn chiếm khoảng 10 triệu ha, gần bằng 63% tổng số diện tích lúa cạn của thế giới Trong đó Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Việt Nam, Myanmar và Lào là những nước có diện tích trồng lúa cạn chủ yếu ở châu Á, phần lớn được trồng ở các vùng đồi núi, có độ dốc từ 0 đến trên 300

(Pandey et al., 2007) Tại những khu vực này cây lúa cạn chiếm một vai trò quan

trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực tại địa phương nhưng bên cạnh đó nó cũng gây nên những lo ngại về vấn đề bảo vệ rừng Do vậy hiện nay diện tích trồng lúa cạn tại đây có xu hướng giảm Phương thức canh tác chủ yếu là du canh

và được trồng luân canh với cây vừng, đỗ xanh, đỗ đen, đậu tương và một số các loại cây mầu khác trồng trên đất cao Đây là hình thức canh tác lúa cạn chủ yếu tại

Indonesia, Lào, phía Bắc Thái Lan Tại các khu vực này lúa cạn được trồng xen với các loại cây trồng khác như ngô, khoai, đậu, sắn, hoặc chuối, vừng, đỗ xanh,

đỗ đen, đậu tương nhằm giảm bớt rủi ro khi thu hoạch

Châu Phi: Diện tích trồng lúa cạn tại châu Phi hiện nay khoảng 2,8 triệu ha, trong đó khu vực Tây Phi có khoảng 2,7 triệu ha, Đông và Nam Phi có diện tích lúa

cạn khoảng 100.000 ha (Macclean et al., 2013) Lúa cạn được trồng nhiều ở các khu

vực Bờ Biển Ngà, Guinea, Cộng hòa dân chủ Công Gô… theo phương pháp du canh, tương tự như trồng ngô, lúa, vừng Tại đây lúa cạn được trồng luân canh với các cây trồng cạn như ngô, sắn, khoai lang Hiện nay diện tích lúa cạn tại châu lục này có xu hướng gia tăng do nhu cầu lương thực tại chỗ tăng cao

Châu Mỹ: Diện tích trồng lúa cạn của khu vực này đứng sau châu Á với khoảng 3,1 triệu ha, trồng ở những vùng đất có độ dốc 0 đến 10 độ, trong đó

Brazil chiếm 92% diện tích lúa cạn của khu vực (Maclean et al., 2013) Lúa cạn

tại châu Mỹ Latinh đang có xu hướng giảm, chủ yếu ở Brazil (giảm 40%) nguyên nhân là do sự giảm sút về bao cấp vật tư trong sản xuất của chính phủ Tuy nhiên tại châu Mỹ canh tác lúa cạn mang tính thương mại cao và được cơ giới hóa từ khâu gieo hạt đến khi thu hoạch, do vậy năng suất lúa đạt cao hơn các vùng khác, khoảng 2 - 3 tấn/ha Tại vùng này lúa cạn được luân canh với các cây họ đậu và đồng cỏ để phục vụ cho chăn nuôi, lúa cạn là cây lương thực tiên phong trong các chương trình khai hoang đất

1.2.2.2 Tình hình sản xuất lúa cạn tại Việt Nam

Tại Đông Nam Á, Việt Nam là một trong những nước có diện tích trồng lúa cạn lớn trong khu vực Ở nước ta, lúa cạn đã được trồng từ lâu đời và đã ghi lại dấu

ấn quan trọng trong đời sống văn hoá các dân tộc sống trên lãnh thổ (Trần Văn Đạt, 2010) Diện tích lúa cạn được trồng tập trung ở các khu vực Trung du miền núi phía Bắc, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ, Duyên hải Nam Trung Bộ, Duyên hải Bắc Trung

Bộ, trong đó Tây Nguyên và Tây Bắc là hai vùng có diện tích trồng lúa cạn lớn nhất trong cả nước (Vũ Tuyên Hoàng, 1995) Diện tích trồng lúa cạn tại Việt Nam so với diện tích trồng lúa nước là không nhiều nhưng chúng lại được phân bố hầu hết ở những vùng khó khăn nơi sinh sống của nhiều đồng bào dân tộc Tại Tây Bắc, cũng theo số liệu thống kê năm 2014, tổng diện tích lúa cạn khoảng 60 nghìn ha chiếm

gần 30% so với diện tích trồng lúa của khu vực, trong đó tỉnh Sơn La có diện tích lúa cạn nhiều nhất với trên 30 nghìn ha Tại Hà Giang, năm 2016 diện tích lúa cạn được gieo tại 9/11 huyện của tỉnh chiếm một tỷ lệ khiêm tốn 545,8 ha (Cục thống kê tỉnh Hà Giang năm 2016)

Nhìn chung, kỹ thuật canh tác lúa cạn tại Việt Nam còn khá thô sơ (chọc lỗ tra hạt, ít bón phân, không tưới nước, không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật) vì vậy

năng suất thấp trung bình đạt khoảng 1 - 1,5 tấn/ha (Le Quoc Doanh et al., 2005)

Đầu tư cho công tác chọn tạo và phát triển giống lúa cạn còn chưa cao Hiện nay các giống lúa cạn được trồng tại địa phương là những giống như Pe Lạnh, Ma Cha Trắng, Ma Cha Đỏ, Khẩu Lèng năng suất ổn định nhưng thấp, chỉ dao động trong khoảng 0,8 - 1,2 tấn/ha Năng suất lúa cạn tại tỉnh Yên Bái như huyện Mù Cang Chải đạt 0,9 tấn/ha, huyện Văn Chấn đạt 0,9 - 1,1 tấn/ha, tại huyện Chợ Đồn tỉnh Bắc Kạn đạt khoảng 1 tấn/ha, huyện Sông Mã tỉnh Sơn La đạt 1,2 tấn/ha và huyện Tủa Chùa tỉnh Điện Biên cũng đạt khoảng 1,1 tấn/ha Không những năng suất thấp

mà diện tích lúa cạn ở nước ta đang giảm đi nhanh chóng trong hai thập kỷ qua, từ 450.000 ha vào cuối những năm 1990 xuống còn 130.000 ha vào năm 2009, giảm

tới 72% (Bui Ba Bong et al., 2010) Nguyên nhân diện tích lúa cạn giảm nhanh

trong thời gian qua chủ yếu do an ninh lương thực ở trong nước đã được đảm bảo tốt hơn, thêm vào đó Nhà nước đã đề ra một loạt những chính sách hỗ trợ cho các dân tộc miền núi như Chương trình 135, chương trình trồng 5 triệu ha rừng, chương trình khuyến nông… Do vậy, cây lúa cạn muốn phát triển bền vững cần tập trung vào các hướng như:

- Có các biện pháp chống xói mòn và rửa trôi đất để cây lúa có năng suất ổn định Nghiên cứu sâu hơn về các phản ứng sinh lý của cây lúa đối với các điều kiện khó khăn về môi trường như khí hậu, đất đai và sâu bệnh

- Cải tiến giống lúa cạn: thu thập, phân tích, đánh giá và sử dụng các giống lúa cạn trên thế giới, đặc biệt ở các nước châu Phi để cung cấp nguồn gen tốt di truyền rộng rãi cho nhu cầu của chương trình cải tiến giống lúa cạn

- Cải tiến môi trường trồng lúa cạn Khí hậu và đất đai là hai yếu tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến mức sản xuất lúa cạn ở bất cứ nơi nào Mật độ cây

lúa quyết định rất nhiều đến năng suất cuối cùng, đặc biệt trong trường hợp thiếu nước Do vậy, mật độ gieo, ngày gieo hạt rất quan trọng và kỹ thuật giữ nước trong đất, cần được nghiên cứu kỹ lưỡng cho từng vùng trồng lúa cạn Khảo cứu cần nhằm vào bảo tồn đất và tăng khả năng giữ ẩm độ đất, với phân xanh, chất hữu cơ, chất che đất, hệ thống cây trồng theo băng (alley cropping) với họ đậu lớn nhanh Nghiên cứu cũng cần chú ý đến sử dụng hữu hiệu các chất dinh dưỡng như đạm, lân

và cơ chế làm thất thoát các yếu tố dinh dưỡng, khắc phục các khó khăn do độc chất kim loại và thiếu một số chất vi lượng (Trần Văn Đạt, 2014)

1.3 Tài nguyên di truyền lúa nếp trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Vai trò, giá trị của lúa nếp

Lúa gạo cung cấp lượng calo nhiều hơn so với một số loại ngũ cốc khác Những chỉ tiêu chính được dùng để đánh giá giá trị dinh dưỡng của lúa gạo là: hàm lượng protein, amylose, chất khoáng và độ bền thể gel; trong đó chỉ tiêu: hàm lượng protein và amylose được quan tâm hàng đầu Amylose của tinh bột có liên quan mật thiết đến đặc tính của cơm như: độ nở, độ cứng, độ bóng, độ mềm và độ dẻo dính Các giống lúa đặc sản Việt Nam có kích thước hạt và hình dạng hạt nhỏ hơn so với các giống nhập nội và giống lúa mới Các giống lúa đặc sản miền Bắc nói chung có hạt nhỏ hơn và hương thơm hơn so với các giống đặc sản miền Nam (Lê Doãn Diên

và cs 1996)

Theo Nguyễn Mai Phương và cs (2015), Protein cám gạo là loại protein thực vật có giá trị dinh dưỡng vượt trội do có khả năng chống ung thư và không gây dị ứng cho người sử dụng Protein này vẫn chưa được thương mại phổ biến trên thị trường, đặc biệt là ở Việt Nam vì các phương pháp tách chiết đang sử dụng hiện nay chưa cho phép thu được sản phẩm có chất lượng cao với giá thành phù hợp Quy trình công nghệ thu nhận protein từ cám gạo xây dựng được gồm 8 bước Protein thu được từ quy trình này có hàm lượng đạt 41,77% và hiệu suất là 13,41% Các giống lúa nếp có hàm lượng protein cao hơn các giống lúa tẻ (trung bình đối với các giống lúa nếp khoảng 7,94%; biến động từ 7,25 - 8,56%) Ðiều này được giải thích bởi khả năng sinh tổng hợp và tích lũy protein trong hạt gạo nếp tốt hơn, dẫn đến

hàm lượng protein trong gạo nếp cao hơn gạo tẻ Nội nhũ của các giống nếp chứa tinh bột chủ yếu ở dạng amylopectin có cấu tạo phân nhánh, còn tinh bột bình thường của gạo tẻ thì chủ yếu ở dạng amylose có cấu tạo không phân nhánh Chính

sự khác biệt trong cấu trúc của tinh bột gạo nếp và gạo tẻ đã gây ra sự khác nhau về sinh tổng hợp và tích lũy protein trong hai loại gạo này (Nguyễn Hữu Nghĩa và Lê Vĩnh Thảo, 2007)

Lúa nếp đã có giá trị về kinh tế và văn hóa đối với Việt Nam và một số nước khu vực Châu Á như Trung Quốc, Lào, Indonesia, Ấn Độ, Thái Lan Gạo nếp có hương thơm, mềm được nhiều dân tộc ít người sử dụng làm lương thực chính Hơn nữa lúa nếp được chọn làm nguyên liệu để chế biến thành lễ vật dâng cúng thần linh

và tổ tiên của hầu hết các dân tộc ở Việt Nam trong ngày lễ, tết Ở nước ta lúa nếp được trồng chủ yếu để phục vụ nội tiêu trong gia đình và trao đổi hàng hóa mang tính chất vùng miền, nhỏ lẻ Gạo nếp dùng chế biến các loại sản phẩm mang tính chất lễ vật như bánh chưng, bánh dầy, bánh tét, bánh rán, bánh khảo, các loại xôi, cốm, rượu Vì vậy, các giống lúa nếp ngày càng được quan tâm phát triển và trở thành sản phẩm hàng hóa mang lại giá trị cao cho người nông dân (Nguyễn Văn Vương, 2013) Một số tỉnh miền núi trong đó có Hà Giang hiện nay đang có xu hướng tập trung đi sâu vào sản xuất nông nghiệp và lựa chọn các loại cây trồng có giá trị kinh tế cao để đưa vào sản xuất, tạo ra vùng sản xuất hàng hoá, tăng thu nhập cho người dân Các giống lúa nếp được gieo trồng trên các nương rẫy tại Hà Giang được xem như là nông sản đặc sản tại vùng Tại các xã Cốc Rế, Tả Nhìu thuộc huyện Xín Mần nổi tiếng với giống lúa nếp Nàng Hương với hương thơm đặc trưng nhiều người tiêu dùng dùng biết đến, được tiêu thu trên thị trường với giá thành cao Hoàng Su Phì nổi tiếng với giống Nếp Nương và được trồng chủ yếu tại các xã: Ngàm Đăng Vài, Thàng Tín, Bản Luốc Các giống nếp Nương đặc sản mang lại giá trị kinh tế hàng hoá rất cao, cung ứng số lượng không đủ cầu Vì vậy việc phát huy thế mạnh của tỉnh trong phát triển lúa nếp cạn thành hàng hoá đặc sản gắn với địa danh của vùng đang được khuyến khích phát triển

1.3.2 Tài nguyên di truyền lúa bản địa

Nguồn gen các giống lúa bản địa là những giống do người dân chọn lọc hoặc nhập nội và gieo trồng tại địa phương trong một thời gian dài Mỗi dân tộc chọn lọc phù hợp với điều kiện sinh thái, tập quán canh tác và tiêu dùng khác nhau đã tạo nên

sự đa dạng cao của nguồn gen này Điển hình mức đa dạng của các giống lúa bản địa nơi phát sinh nguồn gen lúa trồng châu Á được các nhà nghiên cứu Ấn Độ thực hiện và cho rằng vùng miền Đông dãy Himalaya của Đông Bắc Ấn Độ là quê hương một số lớn các giống lúa bản địa, được bảo tồn như nguồn tài nguyên có giá trị cho cải tiến cây trồng trong tương lai để đáp ứng nhu cầu lương thực của con người Tuy nhiên, nguồn tài nguyên này đang bị xói mòn nhanh do chuyển đổi sử dụng đất,

do canh tác và sử dụng giống mới Baharul et al., (2013) đã đánh giá đa dạng và cấu

trúc quần thể nguồn gen này để sử dụng hiệu quả và phát triển chiến lược bảo tồn Nghiên cứu với 300 kiểu gen cá thể của 24 giống bản địa, 5 giống cải tiến và một

loài hoang dại (O rufipogon), sử dụng 7 marker SSR thu được 85 alen và mức độ

đa dạng gen rất cao (0,776) của các giống bản địa Mức biến dị di truyền trong cùng một nhóm giống đa dạng gen cao nhất thuộc nhóm giống Sali (0,747) tiếp theo là nhóm Jum (0,627), nếp (0,602) và Boro (0,596), trong khi đa dạng thấp nhất ở nhóm giống cải tiến (0,459)

Đánh giá đa dạng nguồn gen lúa bản địa cũng được nghiên cứu ở nhiều nước như Brazil, Nhật Bản, Ấn Độ Các tác giả đánh giá đa dạng nguồn gen dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử để lựa chọn nguồn gen phù hợp cho mục tiêu tạo giống Nghiên cứu đặc điểm hình thái của 40 mẫu nguồn gen lúa từ các nguồn khác nhau trên thế giới bao gồm ở châu Á, châu Phi, IRRI, Viện Nghiên cứu nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế (IITA) Nghiên cứu với trên 14 tính trạng nông sinh học, kết hợp phân tích bằng marker phân tử RAPD nhằm nghiên cứu mức độ đa dạng của mẫu nguồn gen cho chọn dòng tiềm năng sử dụng trong chương trình tạo giống Các mẫu nguồn gen phân thành

6 nhóm hình thái khác nhau và phân tích marker chia thành 4 nhóm lớn Nhận biết các mẫu nguồn gen phù hợp cho mục tiêu tạo giống là TOX 3052-46-3-3-2-1; TOX 3027- 44-1-E4-2-2 (IITA) và các mẫu nguồn gen của Brazil là CL3B và CL450

Đánh giá đa dạng nguồn gen lúa của Đài Loan phục vụ bảo tồn và chọn giống, các nhà khoa học đã sử dụng 114 chỉ thị SSR và 5 chỉ thị vị trí đánh dấu trình

tự (STS) Nghiên cứu trên 80 mẫu giống phổ biến trong đó 52 mẫu giống thuộc loài

phụ japonica và 28 mẫu giống thuộc loài phụ indica sử dụng trong chương trình tạo

giống của Đài Loan đã xác định được 395 alen, trung bình 3,5 alen/chỉ thị Nội dung thông tin đa hình trung bình (PIC) của mỗi chỉ thị là 0,43 (phạm vi 0,04 -

0,76) Các mẫu giống japonica Nhật Bản thuộc cùng một nhóm Sự đa dạng di truyền lớn hơn giữa các mẫu giống japonica và indica Các mẫu giống nhập nội có

số alen cao hơn và các mẫu giống japonica bản địa của Đài Loan có nền di truyền hẹp, đặc biệt các mẫu giống japonica Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng bảo tồn các

giống bản địa và phối hợp với nguồn gen nhập nội là rất hữu ích cho các chương

trình tạo giống (Lin et al., 2012)

1.3.3 Tài nguyên di truyền nguồn gen lúa nếp trên thế giới

Lúa (Oryza sativa L.) đã được nông dân châu Á trồng trọt từ thời kỳ cổ xưa

hơn 11.000 năm trước đây, văn hóa khác nhau dẫn đến chọn lọc giống trong quá trình thuần hóa đã tạo ra chất lượng tinh bột trong hạt rất đa dạng Một đột biến vùng intron 1 của gen waxy là nguyên nhân vắng mặt của amylose ở các giống lúa nếp Đột biến này cũng đóng vai trò quan trọng trong nguồn gốc của các giống lúa

tẻ japonica ôn đới trồng trọt ở các nước Đông Bắc châu Á (Olsen et al., 2006)

Lúa nếp là dạng lúa trồng chính và có vai trò quan trọng ở Châu Á, một đột

biến gen waxy dẫn đến thay đổi tinh bột ở nội nhũ (Olsen et al., 2006) đã nghiên

cứu locus waxy để xác định nguồn gốc tiến hóa của kiểu hình này Nghiên cứu thực hiện trên 105 giống bản địa nội nhũ nếp và lúa thường đã thu thập qua các vùng khác nhau ở châu Á đã nhận thấy rằng lúa nếp có nguồn gốc ở Đông Nam châu Á Xác định đa dạng Nucleotide chỉ ra rằng nguồn gốc lúa nếp liên quan đến chọn lọc giảm biến dị di truyền tại locus waxy, sự so sánh với một locus không liên kết RGRC2 khẳng định đây là phương thức đặc thù của waxy Lúa nếp được tiến hóa

và thuần hóa từ loài phụ japonica, theo Yamanaka et al., (2004) các giống lúa

thường mang 2 alen khác nhau trong locus waxy, xác định là Wxa và Wxb mã hóa mức độ khác nhau của tinh bột mạch nhánh và điều khiển tổng hợp hàm lượng amylose trong nội nhữ Alen Wxa ưu thế trong các giống lúa thường indica, nhưng

alen Wxb phổ biến trong lúa thường japonica Gần đây những nghiên cứu phân tử

của hai alen này được đặc điểm hóa chính xác hơn, một cấu trúc khác nhau giữa 2 alen này bởi sự thay đổi xắp xếp các đơn vị bzơ nitơ (AGGT thành AGTT) tại một điểm đầu tiên của vùng gen Wx Trong trường hợp lúa nếp (wx) không thể phân biệt alen Wxa hoặc Wxb bằng phân tích kiểu hình Các tác giả đã phát triển chỉ thị (dCAPS) để dò tìm độ biến đã thay đổi một bazơ sử dụng mồi liên kết với alen Wxa(AGGT) và alen Wxb (AGTT) Nghiên cứu trên 153 giống lúa nếp ở khắp châu Á

đã nhận thấy các giống có cả 2 alen Wxa và Wxb, nhưng Wxb chiếm ưu thế

Bounphanousay Chay (2007) đã sử dụng chỉ thị vi vệ tinh để đánh giá đa dạng di truyền của các giống lúa nếp cẩm của Lào và cho biết có 75 alen được xác định bởi 24 chỉ thị Số alen/chỉ thị dao động từ 2 - 7, trung bình là 3,13 alen/locus Giá trị đa dạng kiểu gen biến động từ 0,18 - 0,79, hệ số đa dạng di truyền (PIC) dao động từ 0,17 - 0,76 Dựa trên các chỉ thị vi vệ tinh chia các mẫu giống thành 4

nhóm: 3 nhóm indica và 1 nhóm japonica Các giống nếp cẩm của Lào đa dạng về

kiểu hình lẫn kiểu gen và có giá trị trong chọn giống lúa nếp

Theo Kristamtini et al., (2012), lúa đen (black rice) được coi là thực phẩm

chức năng vì có chứa anthocyanin, vitamin và khoáng chất Thông qua đánh giá kiểu hình của 11 giống lúa đen và 2 giống lúa trắng cho rằng khoảng phân loại là 1,

2 trong 5 nhóm, với nhóm 1 bao gồm giống lúa đen từ Sragen (T) và từ Bantul (O); nhóm 2 bao gồm giống lúa đen từ Banjarnegara (Y), và từ Wonosobo (W), giống lúa đen không râu từ Magelang (S) và có râu từ Magelang (R); nhóm 3 gồm Pari Ireng (D), lúa đen từ NTT (E), Cempo Ireng (C) và Jlitheng (B); nhóm 4 bao gồm giống lúa trắng từ Inpari 6 và Situbagendit (G); và nhóm 5 gồm 1 giống lúa đen từ Melik (A)

Luangmanee et al., (2016) chọn tạo giống lúa nếp đen kháng bệnh đạo ôn

cần có nguồn gen kháng bệnh phong phú Kết quả đánh giá 25 mẫu giống lúa nếp đen đã chọn được các mẫu giống là HY71, Niawdam Gs.no.21629, Khaokam Gs.no.88084, KKU-GL-BL-05-003, KKU-GL-BL-05-004, KKU-GL-BL-06-010 và KKU-GL-BL-06-023 kháng bệnh đạo ôn cao

1.3.4 Tài nguyên di truyền lúa đặc sản và lúa nếp ở Việt Nam

1.3.4.1 Đa dạng di truyền lúa đặc sản

Theo Trần Thị Lương và cs (2013), phân tích quan hệ di truyền 60 giống lúa đặc sản, chất lượng ở Việt Nam với 40 chỉ thị lặp lại trình tự đơn giản (SSR), tổng cộng có 180 alen được phát hiện bởi 33 chỉ thị cho đa hình với trung bình 5,45 alen/locus Trong số 33 locus đa hình, tìm thấy 61 alen hiếm và 14 alen đặc trưng ở

11 locus Kết quả cho thấy, các alen đặc trưng có thể nhận dạng đặc điểm phân tử, DNA của 12 giống lúa nghiên cứu Hệ số đa hình di truyền (PIC) dao động từ 0,06 đến 0,83 với giá trị trung bình là 0,6 Hệ số tương đồng di truyền của 60 giống lúa nghiên cứu dao động từ 0,056 đến 0,77; hai giống có hệ số tương đồng di truyền thấp nhất là Jamin 85 (DS28) và LC93 - 1; hai giống có hệ số tương đồng di truyền cao nhất là Q5ĐB (DS42) và KDĐB (DS43)

Theo Trần Danh Sửu và cs (2010), trong số 50 chỉ thị SSR sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền của 45 giống lúa nếp ở các tỉnh đồng bằng miền Bắc Việt Nam, 45 chỉ thị cho các băng ADN đa hình tại 46 locus Trong đó, 18 locus SSR cho nhận dạng đặc trưng với 28 alen duy nhất của 16 giống trong số 45 giống lúa nếp nghiên cứu Hệ số tương đồng di truyền giữa các giống lúa nếp dao động từ 0,10 đến 0,98 Thấp nhất (0,10) là giữa giống Nếp Bà Lão (6195) và giống Nếp Hạt Chanh (7055) và cao nhất (0,98) là giữa giống Nếp Sấp (6236) và Nếp Quắn (7060)

Trong số 45 giống lúa nếp được nghiên cứu, 43 giống thuộc loài phụ Japonica và 2 giống (Nếp Nõn Tre và Nếp Hạt Chanh) thuộc loài phụ Indica dựa trên ADN lục lạp

Theo Đoàn Thị Thùy Linh và cs (2013), khi đánh giá 50 mẫu giống lúa có nguồn gốc khác nhau cho thấy các mẫu giống trong tập đoàn chủ yếu là các giống trung ngày (chiếm 88%), chủ yếu thuộc loại bán lùn và trung bình, có khả năng đẻ nhánh ít, khối lượng trung bình hạt đạt từ trung bình đến cao chiếm đa số và hạt gạo chủ yếu là loại hạt dài, đây là đặc điểm quý Kích thước lá, chiều dài bông rất đa dạng, tuy nhiên góc độ lá đòng chủ yếu là rất lớn, đây là một hạn chế lớn của các giống lúa địa phương Dựa trên các tính trạng kiểu hình, qua phân tích cho thấy 50 mẫu giống được chia thành 14 nhóm khác nhau cách biệt về di truyền Như vậy các

mẫu giống lúa khá đa dạng, có một số đặc điểm quý và có thể sử dụng để chọn tạo các giống lúa thuần năng suất, chất lượng

Theo Nguyễn Thị Minh Nguyệt và cs (2013) tập đoàn giống lúa chịu hạn bản địa của Việt Nam khá đa dạng về thành phần alen Kết quả phân tích 23 chỉ thị phân tử SSR với 39 giống chịu hạn và giống IR64 thu được tổng số 82 loại alen, trung bình 3,57 alen/locus, hệ số PIC dao động từ 0,22 đến 0,77 Mức độ đa dạng di truyền giữa các giống lúa chịu hạn rất cao, hệ số tương đồng di truyền dao động 0,02 đến 0,91

Theo Trần Danh Sửu và cs (2010), trong số 36 chỉ thị SSR được sử dụng trong nghiên cứu đa dạng di truyền của 124 mẫu giống thu thập, 36 chỉ thị cho đa hình Trong đó, nghiên cứu đã phát hiện 3 locus bằng chỉ thị SSR cho các đặc điểm đặc trưng của 3 giống lúa bản địa thu thập tại Lào Cai, có thể được ứng dụng trong công tác tạo lập bộ chỉ thị nhận dạng giống lúa bản địa và các giống lúa Việt Nam nói chung Các giống lúa trong vùng thu thập tại Lào Cai rất đa dạng, tập trung trong 2

phân nhóm chính của nhóm I, gồm các giống lúa thuộc nhóm lúa Japonica Các giống này đều mang kiểu ADN lục lạp không khuyết thiếu của Japonica Các giống

lúa nương và lúa ruộng có xu hướng nhóm vào hai phân nhóm trong nhóm I Nhóm II

gồm tất cả các giống lúa có kiểu ADN khuyết thiếu của Indica và 13 giống có kiểu ADN lục lạp không khuyết thiếu Tỷ lệ lúa thuộc nhóm Japonica đạt 62% (dựa trên

đa hình ADN lục lạp), chiếm đa số trong các giống lúa thu thập tại Lào Cai

Nguyễn Tài Toàn và cs (2016) đánh giá đa dạng di truyền dựa trên 27 tính trạng hình thái và nông sinh học của 30 mẫu giống lúa nương theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm NTSYS pc 2.1 Kết quả cho thấy, các mẫu giống lúa nương đa dạng về chiều cao thân, chiều dài bông, chiều dài và chiều rộng lá đòng, hình dạng hạt, khối lượng 1000 hạt và các tính trạng hình thái hạt như màu sắc thân lá, vỏ trấu Hệ số tương đồng di truyền của 30 mẫu giống biến động 0,27 - 0,67, đạt trung bình là 0,47 Ở mức tương đồng 0,27 đã phân 30 mẫu giống lúa nương thành 2 nhóm lớn, nhóm 1 gồm 27 mẫu giống và nhóm 2 gồm 3 mẫu giống

1.3.4.2 Tài nguyên di truyền lúa nếp tại Việt Nam

Lúa nếp (Oryza sativa var glutinosa hay Oryza glutinosa) thuộc họ hoà thảo (Poaceae) tộc Oryzae chi Oryza, có khoảng 20 loài Trong đó, loài lúa Oryza sativa

L là loài được trồng phổ biến nhất Tại Việt Nam loài lúa trồng (Oryza sativa L.)

Được chia làm hai nhóm chính là nhóm lúa tẻ và nhóm lúa nếp, lúa nếp chiếm khoảng 10% sản lượng lúa (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Một trong những đặc tính giúp phân biệt gạo nếp với các loại khác là gạo nếp không chứa amylose hoặc chứa không đáng kể, ngược lại chứa hàm lượng amylopectin rất cao Chính amylopectin

tạo ra tính chất dính của gạo nếp (Kenneth et al., 2002)

Ở Việt Nam, lúa nếp được trồng chủ yếu ở miền núi nơi dân tộc Mường, Thái… sinh sống bởi lúa nếp là nguồn lương thực chính của những dân tộc này Tiêu chuẩn để người nông dân chọn giống nếp để gieo trồng chính là chất lượng và hương vị Nguồn gen di truyền lúa nếp ở Việt Nam lần đầu tiên được Lê Quý Đôn

mô tả trong cuốn “Vân đài loại ngữ” với 79 giống lúa cổ truyền trong đó có 29

giống lúa nếp Ở các vùng trồng lúa nếp, chất lượng, hương vị ngon là tiêu chuẩn ưu tiên mà người trồng lúa chọn một giống lúa nếp Thường các giống lúa nếp bản địa có chất lượng cao được người dân chọn lựa để trồng Mỗi vùng có những giống lúa nếp đặc trưng: miền Bắc có giống lúa nếp rất thơm và dẻo như nếp Cái, nếp Hoa Vàng, nếp Quýt, nếp Mơ, nếp Nàng Hương, nếp Nương, nếp Cái Lào, nếp Cơm Trắng… miền Trung có các giống nếp được trồng ở khu vực ven bờ biển như nếp Lỳ Lân, nếp Suất, nếp Hạt Cau, nếp Hương Bầu, nếp Trâu, nếp Bò… miền Nam có các giống nếp Mướp, nếp Mây, nếp Than, nếp Sáp, nếp Tàu Hương, nếp Mồng Chin, nếp Huyền Hồng, nếp Mỡ, nếp Lùn, nếp Bồ Câu, nếp Đỏ… Tuy nhiên, diện tích trồng các giống lúa nếp này không nhiều chỉ mang tính chất đơn lẻ tự cung tự cấp Những năm gần đây chỉ một số giống nếp đặc sản, cổ truyền của địa phương như Nếp Cái Hoa Vàng (Hải Dương), nếp Tú Lệ (Yên Bái)… mới được quy thành từng vùng trồng như hộ gia đình, hợp tác xã

Hiện nay, ngân hàng gen quốc gia tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đang bảo quản 1.200 mẫu giống lúa nếp truyền thống (bản địa) được thu thập trên toàn quốc Trong 359 mẫu giống lúa nếp bản địa cho thấy 54,6% số mẫu thuộc dòng

Japonica, 45,4% số mẫu thuộc dòng Indica Tại 18 huyện thuộc 11 tỉnh vùng núi

phía Đông, Tây Bắc và vùng Bắc Trung Bộ có 173 giống lúa chất lượng cao trong

đó có 114 giống lúa nếp, 59 giống lúa tẻ, phần lớn lúa nếp ở khu vực đất nương rẫy

của Bắc Việt Nam là lúa Japonica (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004) Kết quả nghiên cứu

sự đa dạng về giống và bên trong giống của bộ giống lúa tại huyện Đà Bắc, tỉnh Hoà Bình của Nguyễn Thị Ngọc Huệ và cs (2005) cho thấy: lúa bản địa chiếm trên

80% tổng số giống, tỷ lệ lúa Japonica chiếm 66,7%, cao hơn lúa Indica (31,0%)

Trong đó tại bản Tát huyện Đà Bắc tỉnh Hoà Bình lúa cạn nhiều hơn lúa nước và số giống lúa tẻ tương đương với giống lúa nếp, tại bản Cang, huyện Đà Bắc, tỉnh Hoà Bình số giống lúa cạn cũng nhiều hơn lúa nước tuy nhiên giống lúa nếp lại nhiều hơn lúa tẻ Cũng theo tác giả các giống lúa cạn bản địa có hệ số đa dạng di truyền hơn các giống lúa cạn cải tiến Lúa cạn ở bản Cang có sự đa dạng di truyền bên trong giống cao hơn lúa cạn ở bản Tát Có thể nói tài nguyên lúa nếp Việt Nam vô cùng phong phú và đa dạng, tập trung chủ yếu ở khu vực miền núi và trung du

Theo Lưu Ngọc Trình và cs (1995) phân loại 643 giống lúa cổ truyền đại

diện cho các hệ sinh thái Việt Nam đã phát hiện ra rằng lúa Indica chiếm 91,9% nguồn gen lúa Việt Nam, lúa Japonica là 6,8% và 1,3% là không xác định Trong số lúa Japonica phân loại được thì lúa nếp chiếm tỷ lệ cao hơn so với cấu trúc di

truyền chung của nguồn gen Việt Nam Trong tổ số 359 mẫu giống nếp địa phương tại ngân hàng gen quốc gia, được phân loại bằng phản ứng phenol cho thấy 54,6%

là Japonica, 45,5% là Indica Một công trình nghiên cứu khác của Lưu Ngọc Trình

sử dụng RADP để xác định đa dạng di truyền khác nhau của Việt Nam cho thấy có

20 mẫu giống 68,9% là Japonica

Ở đồng bằng Bắc Bộ, lúa nếp dạng Japonica nhiều hơn dạng Indica và khu

vực phía Bắc tập đoàn lúa nếp cũng đa dạng hơn ở khu vực phía Nam Lúa nếp có đặc điểm dẻo, thơm như nếp cái hoa vàng, nếp hạt to, nếp cái được Lê Quý Đôn ghi chép ở thế kỷ 18 Ở khu vực nương rẫy, tài nguyên lúa nếp rất phong phú và đa dạng Khi phân tích bằng phương pháp điện di và nhuộm màu để nghiên cứu đa dạng di truyền của lúa địa phương thu thập từ các khu vực miền núi đã phát hiện ra rằng lúa nếp rất đa dạng và có mặt trong 7 nhóm isozyme Phần lớn lúa nếp ở khu

vực nương rẫy của miền Bắc Việt Nam là lúa Japonica những nghiên cứu này góp

phần vào việc giữ gìn nguồn gen lúa nếp có hiệu quả hơn trong các chương trình cải lương nguồn gen lúa nếp (Nguyễn Thị Quỳnh, 2004)

Ở khu vực miền Nam Việt Nam không có lúa Japonica ở khu vực này, lúa nếp

ít đa dạng di truyền hơn lúa nếp thơm hơn miền Bắc và cơm ít dính hơn Tại đồng bằng sông Cửu Long giống lúa nếp được trồng chủ yếu ở 2 tỉnh Long An và Cần Thơ Các mẫu giống lúa nếp ở vùng này đã được thu thập và lưu giữ tại Ngân hàng gen cây trồng Quốc gia Từ ngân hàng gen được các đơn vị cơ quan sử dụng làm nguồn vật liệu khởi đầu trong công tác lai tạo hay phục tráng lại các giống có đặc điểm, tính trạng quý Như vậy có thể thấy nguồn gen di truyền lúa nếp ở Việt Nam

khá phong phú đa dạng Nguồn gen lúa nếp thuộc loài phụ Japonica chiếm tỷ lệ cao hơn loài phụ Indica, loài phụ Japonica có khả năng chịu rét khỏe, chống chịu khá với

bệnh đạo ôn và bạc lá, các yếu tố cấu thành năng suất cao sẽ là vật liệu cho các mục tiêu chọn tạo giống lúa nếp hiện nay (Lã Tuấn Nghĩa và cs 2012)

Theo Ngô Thị Hồng Tươi và cs (2014) đã phân tích đa dạng di truyền của

46 dòng/giống lúa cẩm gồm cả lúa nếp và tẻ được thu thập từ các địa phương dựa vào sự có mặt và mức độ đa hình của chỉ thị phân tử SSR Thí nghiệm sử dụng 35 chỉ thị phân tử SSR, trong đó có 9 chỉ thị đơn hình và 26 chỉ thị đa hình với tổng số

68 alen đa hình chiếm tỷ lệ trung bình 2,62 alen trên một locus Hệ số đa dạng di truyền (PIC) dao động từ 0,08 đến 0,74 với giá trị trung bình là 0,46 Kết quả phân tích đã chia nguồn vật liệu nghiên cứu thành 2 nhóm chính Ngoài ra thí nghiệm đánh giá hàm lượng anthocyanin của các mẫu lúa nghiên cứu, có 6 giống cho hàm lượng anthocyanin cao nhất là N14, N16, N1 8, N4, N22 và N20 Qua đánh giá một

số chỉ tiêu nông sinh học cũng cho hai nhóm giống cây di truyền

Theo Nguyễn Quốc Trung và cs (2016), Anthocyanin là chất sinh học tự nhiên, thuộc nhóm flavonoid có nhiều trong gạo đỏ và gạo tím (gạo cẩm) Các giống lúa cẩm nếp và tẻ của Việt Nam rất phong phú và đa dạng theo vùng địa lý và có nhiều giá trị

về dinh dưỡng, kinh tế, và mang đậm màu sắc văn hoá Kết quả đo pH vi sai thu được mẫu giống N20 có vỏ nội nhũ đen đậm có hàm lượng anthocyanin cao nhất > 0,2% (379 mg/100 g); Mẫu giống N25 có vỏ nội nhũ nâu đỏ có hàm lượng anthocyanin thấp

nhất < 0,01% (2 mg/100g) Gen Rc sinh tổng hợp anthocyanin được xác định nằm trên

NST số 7 Kết quả chọn lọc trong 4 ADN marker xác định gen Rc là Ra, Rc, qPC7 và RM21197 đã chỉ ra được marker qPC7 xác định được chính xác sự có mặt của gen Rc xuất hiện trong 20 mẫu giống lúa cẩm nghiên cứu

1.4 Nghiên cứu chọn tạo, tuyển chọn giống lúa nếp cạn

1.4.1 Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa cạn trên thế giới

Chương trình chọn tạo các giống lúa cạn, lúa chịu hạn đã được phát triển từ rất lâu ở nhiều nước và ở các trung tâm nghiên cứu như IRRI, IRAT, IITA, WARDA Chọn tạo giống lúa chịu hạn tập trung vào hai biện pháp chính là: Chọn lọc trực tiếp năng suất dưới điều kiện môi trường mục tiêu (gần hoặc giống với môi trường thực tế sản xuất) và chọn lọc dựa trên các tính trạng thứ cấp có tương quan

chặt với năng suất dưới điều kiện hạn (Bernier et al., 2008)

Tại châu Á, các thí nghiệm đã được tiến hành so sánh giữa giống lúa cạn cải tiến và giống lúa cạn địa phương, kết quả thí nghiệm đều cho thấy năng suất lúa cạn cải tiến đều cao hơn so với giống lúa cạn địa phương trong điều kiện được gieo trồng trên các thửa ruộng bậc thang kết hợp với bón phân ở mức 90 kg N/ha

(Atlin et al., 2006; Saito et al., 2006) Sử dụng các chỉ thị ADN để nhận biết

những gen kinh tế quan trọng của các giống lúa cạn là mục tiêu của nhiều chương trình nghiên cứu và chọn tạo giống của các tổ chức Các gen chỉ thị này đã được

sử dụng để chuyển vào các giống IR64, Vandana và các dòng IR64 chịu hạn này

đã được thử nghiệm trên đồng ruộng tại Ấn Độ, Bangladesh và Nepal và cho kết

quả tốt (Saikumar et al., 2014); (Swamy and Kumar 2013) Tại Brazil, việc sử

dụng công nghệ phân tích ADN trong di truyền để xác định hệ gen chịu hạn liên quan đến lúa cạn trong công tác chọn tạo giống cũng đã được ghi nhận

(Heinemann et al., 2015) Nghiên cứu về tính chịu hạn của lúa cạn tại Brazil, kết

quả đã tìm thấy các gen liên quan đến tích chịu hạn các giống lúa cạn Brazilian, Douradao và Primavera nằm tại các mô lá Nghiên cứu này giúp xác định được hệ gen chịu hạn trên các giống lúa cạn này từ đó kết hợp trong công tác lai tạo giống

để tạo ra các giống lúa chịu hạn thích ứng trong điều kiện thiếu nước, sinh trưởng

và cho năng suất ổn định (Silveria et al., 2015)

1.4.2 Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa cạn tại Việt Nam

Công tác chọn tạo giống lúa cho các vùng hạn ở Việt Nam đã được thực hiện

từ cuối thập niên 70 của thế kỷ trước và hiện nay nhiều công trình nghiên cứu đã đưa hàng loạt các giống lúa cạn và lúa chịu hạn vào trong thực tiễn sản xuất

Nhiều dòng, giống lúa cạn đã được thu thập và tuyển chọn phục vụ cho sản xuất và công tác lai tạo giống Đánh giá khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn địa phương, (Nguyễn Tài Toàn và cs 2008) đã chọn lọc ra giống G26 là giống lúa cạn sử dụng tốt cho các vùng khó khăn về nước tưới, các giống còn lại có thể dùng làm vật liệu chọn giống chịu hạn hoặc chuyển sang sử dụng ở những vùng thâm canh, có tưới Kết quả nghiên cứu chọn dòng lúa cạn chịu hạn từ các dòng đột biến giống lúa cạn Chí Chùa 1 cho thấy dòng CC1.25.1 có khả năng chịu hạn hơn so với giống CC1 gốc Đây là dòng triển vọng có thể tiếp tục đánh giá khảo nghiệm để phát triển thành giống (Lê Thị Bích Thủy, 2012)

Nguyễn Thị Hảo và cs (2013) đã đánh giá 42 dòng và mẫu giống lúa cạn trong đó có 32 mẫu giống lúa địa phương và 10 dòng cải tiến có nguồn gốc từ giống lúa địa phương đang ở thế hệ F9 để làm vật liệu di truyền cho chọn tạo giống lúa thích ứng với điều kiện khô hạn về nước đã xác định được 11 mẫu giống có khả năng chịu hạn trong đó có 3 mẫu giống chịu hạn tốt nhất là 455 (Khẩu Li Ón/ Q5), 464 (Mùa Chua, Điện Biên) và 487 (Khẩu Nua Lếch, Bắc Kạn) để khuyến cáo cho chương trình chọn tạo giống lúa thích ứng với điều kiện canh tác nhờ nước trời Tại khu vực Tây Bắc, nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Tây Bắc đã giới thiệu ba mẫu giống lúa cạn có đặc điểm tốt là Khẩu Vặn Lón, Nếp Nương Tròn và Thóc Gie (Nguyễn Văn Khoa, 2016) Trung tâm Tài nguyên Thực vật đã thu thập và đang lưu giữ khoảng 2.700 nguồn gen lúa cạn (chiếm 33,48%) trong tổng số 8.000 nguồn gen lúa nói chung Hiện tại đã có 93,14% nguồn gen lúa cạn được mô tả đánh giá, tuy nhiên hiện chỉ có 8,2% trong số đó được mô tả đánh giá đầy đủ các đặc điểm, tính trạng (Đới Hồng Hạnh và cs 2016)

Công tác phục tráng giống lúa cạn cũng đã được các nhà nghiên cứu quan tâm trong những năm gần đây Kết qủa nghiên cứu phục tráng giống lúa bản địa I1

và giống Tẻ Mèo đã sản xuất được hạt giống cấp siêu nguyên chủng và được nhân lên thành cấp hạt nguyên chủng cho hai giống lúa I1 và giống Tẻ Mèo, cung cấp

cho người dân trong huyện Mai Sơn, tỉnh Sơn La trồng với diện tích 43 ha (Lưu Văn Quyết, 2011) Kết quả nghiên cứu đã phục tráng giống lúa nếp đặc sản địa phương Ba Tháng cho tỉnh Bình Định và các biện pháp canh tác hợp lý, nâng cao năng suất lúa đạt 50,5 tạ/ha, đạt hiệu quả kinh tế cao (Trần Thị Lợi, 2011)

1.4.3 Nghiên cứu chọn tạo và tuyển chọn giống lúa nếp tại Việt Nam

Công tác chọn tạo giống lúa nếp của Việt Nam bắt đầu được chú ý từ những năm 60 của thế kỷ XX Công tác nghiên cứu chọn tạo lúa nếp đến nay vẫn chưa chủ động nhiều, với những phương pháp chọn tạo hiện có cũng đã cho những kết quả khả quan và chúng vẫn còn phát huy khá tốt cho đến ngày nay (Cục Trồng trọt, 2015)

Phương pháp chọn lọc dòng thuần chủ yếu là từ tập đoàn các giống lúa địa phương như: Nếp Lý, Nếp Xoắn, Nếp trắng Bắc Binh, Nếp Thái Bình, Nếp Khẩu Lếch… Kết quả là đã có nhiều giống triển vọng được các địa phương chấp nhận và sản xuất trên diện rộng Đây là phương pháp sử dụng phổ biến ở Việt Nam và rất có giá trị trong công tác phục tráng các giống lúa cổ truyền (Cục Trồng trọt, 2015)

Phương pháp nhập nội được thực hiện rất nhiều nhưng với các giống lúa nếp thì rất ít, ngoài một số giống không chính thức được đưa vào sản xuất như: Nếp Ấn

Độ, thì từ năm 1997 - 2004 chỉ mới công nhận một giống là IRI 352 Phương pháp lai

sử dụng nguồn gen lúa địa phương trong hầu hết các tổ hợp lai hoặc lúa nếp cải tiến

đã chọn tạo ra các giống lúa nếp có triển vọng, công nhận tạm thời, công nhận chính thức như Nếp 415, Nếp 97, Nếp ĐS101, OM 208, N99, N44… Phương pháp xử lý đột biến phóng xạ trên các giống nếp địa phương, nếp cải tiến, kết với với phương pháp lai tạo đã tạo ra các giống nếp TK106 tạo ra từ đột biến phóng xạ Co60 trên giống TK90 Hà Văn Nhân và cs - Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn lọc thành công giống P6ĐB bằng phương pháp xử lý đột biến giống P6 bằng Co60 (Cục Trồng trọt, 2009)

Nguyễn Đức Thành và cs (2009), đã thu thập 17 mẫu lúa nếp Tú Lệ và 8 mẫu nếp đặc sản khác (nếp Cái Hoa Vàng, nếp Hương, nếp Cái, nếp Hoa Vàng, nếp Cái Nương, nếp Nương Thơm, nếp Đập và nếp Cẩm) Theo Lê Hữu Hải (2013), kết quả thực hiện đề tài “Chọn lọc làm thuần giống lúa Than đặc sản” đã chọn lọc thuần giống 01 dòng lúa Than nổi trội, tỷ lệ đổ ngã thấp đưa vào sản xuất và đặt tên là lúa cẩm Cai Lậy Tác giả Nguyễn Minh Công và cs (2016), sử dụng chiếu xạ tia