Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh nghệ an luận án tiến sĩ khoa học cây trồng 9 62 01 10

Ảnh hưởng của các mức phân bón đạm, lân và kali và phương pháp bón đạm khác nhau đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An .... Ảnh hưởn

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

LÊ VĂN KHÁNH

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC

VÀ KỸ THUẬT BÓN PHÂN ĐỐI VỚI MỘT SỐ DÒNG LÚA CỰC NGẮN NGÀY CHO TỈNH NGHỆ AN

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 26 tháng 3 năm 2018

Tác giả luận án

Lê Văn Khánh

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, nghiên cứu sinh

đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ tận tình của nhiều tập thể và cá nhân

Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết

ơn chân thành tới PGS.TS Tăng Thị Hạnh và PGS.TS Vũ Quang Sáng đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Nghiên cứu sinh xin trân trọng cám ơn PGS.TS Phạm Văn Cường – Giám đốc điều hành dự án JICA- VNUA “Phát triển cây trồng cải tiến cho vùng trung du và miền núi phía Bắc Việt Nam” đã cung cấp vật liệu nghiên cứu; định hướng và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài; dự án JICA-VNUA đã tài trợ một phần kinh phí để thực hiện một số thí nghiệm

Nghiên cứu sinh xin cảm ơn Trung tâm Giống cây trồng – Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An đã giúp đỡ thực hiện các thí nghiệm tại tỉnh Nghệ An, Ban Quản lý đào tạo Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban chủ nhiệm Khoa Nông học, các thầy cô giáo

bộ môn Cây lương thực, cán bộ Trung tâm Nghiên cứu cây trồng Việt Nam và Nhật Bản, cán bộ Trạm Giống Cây trồng Đô Thành – Yên Thành đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu sinh học tập và nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo và đồng nghiệp Sở Khoa học và Công nghệ Nghệ An đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập

Cuối cùng, nghiên cứu sinh xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, các anh chị em, bạn bè - những người đã tận tụy giúp đỡ, động viên tôi trong quá trình học tập

và hoàn thành luận án này

Một lần nữa nghiên cứu sinh xin chân thành cảm ơn tất cả những giúp đỡ quý báu của các tập thể và cá nhân dành cho nghiên cứu sinh

Hà Nội, ngày 26 tháng 3 năm 2018

Tác giả luận án

Lê Văn Khánh

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục giải thích từ và cụm từ viết tắt vi

Danh mục bảng vii

Trích yếu luận án xii

Thesis abstract xiii

Phần 1 Mở đầu 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Những đóng góp mới của đề tài 3

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3

1.5.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

Phần 2 Tổng quan tài liệu 5

2.1 Các kết quả nghiên cứu và sử dụng giống lúa cực ngắn ngày ở việt nam và trên thế giới 5

2.1.1 Sự cần thiết của giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn 5

2.1.2 Các nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của cây lúa 5

2.1.3 Công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa cực ngắn ngày trong và ngoài nước 8

2.1.4 Đặc điểm của nhóm giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn 11

2.2 Tình hình sản xuất lúa của tỉnh nghệ an 13

2.2.1 Đặc điểm địa hình và khí hậu của tỉnh Nghệ An 13

2.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An 13

2.2.3 Mùa vụ và cơ cấu giống lúa tại tỉnh Nghệ An 14

2.2.4 Kỹ thuật bón phân trong sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An 17

2.3 Các kết quả nghiên cứu đặc điểm sinh thái và quang hợp của cây lúa 18

2.3.1 Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh thái và mùa vụ của cây lúa 18

2.3.2 Đặc điểm quang hợp của cây lúa 21

2.3.3 Đặc điểm tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon của cây lúa 26

2.4 Các kết quả nghiên cứu về phân bón cho cây lúa 29

2.4.1 Ảnh hưởng của liều lượng đạm đến cây lúa 29

2.4.2 Các kết quả nghiên cứu về phương pháp bón đạm cho cây lúa 35

2.4.3 Ảnh hưởng của liều lượng kali đến cây lúa 37

2.4.4 Liều lượng và tỷ lệ phân khoáng cho cây lúa 40

Phần 3 Đối tượng nội dung và phương pháp nghiên cứu 44

3.1 Địa điểm nghiên cứu 44

3.2 Thời gian nghiên cứu 44

3.3 Đối tượng và vật liệu nghiên cứu 44

3.4 Nội dung nghiên cứu 45

3.5 Phương pháp nghiên cứu 46

3.5.1 Phương pháp bố trí các thí nghiệm 46

3.5.2 Phương pháp theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu nghiên cứu 52

3.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 55

Phần 4 Kết quả nghiên cứu và thảo luận 56

4.1 Nghiên cứu đặc điểm sinh lý và nông học của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày 56

4.1.1 Đánh giá khả năng quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong điều kiện chậu vại 56

4.1.2 So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày trong các vụ hè thu tại tỉnh Nghệ An 69

4.2 Đánh giá đặc điểm sử dụng đạm và kali của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 84

4.2.1 Khả năng quang hợp và tích lũy chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 trên các mức đạm bón khác nhau 84

4.2.2 Ảnh hưởng của liều lượng kali đến khả năng quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc đối với giống lúa cực ngắn ngày DCG72 96

4.3 Nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 107

4.3.1 Ảnh hưởng của các mức phân bón (đạm, lân và kali) và phương pháp bón đạm khác nhau đến sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 107

4.3.2 Mô hình thử nghiệm áp dụng kết quả nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 118

Phần 5 Kết luận và đề nghị 123

5.1 Kết luận 123

5.2 Đề nghị 124

Danh mục công trình đã công bố có liên quan đến luận án 125

Tài liệu tham khảo 126

DANH MỤC GIẢI THÍCH TỪ VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Thuật ngữ

BNUE Hiệu suất sử dụng đạm tính theo chất khô

(Nitrogen use efficiency for biomass) CĐQH Cường độ quang hợp

CĐTHN Cường độ thoát hơi nước

ĐDKK Độ dẫn khí khổng

HCK Hàm lượng hydrat cacbon không cấu trúc

HI Chỉ số thu hoạch (Harvest index)

HT14 Vụ hè thu năm 2014

HT15 Vụ hè thu năm 2015

KLCK Khối lượng chất khô

LAI Chỉ số diện tích lá (Leaf area index)

NSCT Năng suất cá thể

NSLT Năng suất lý thuyết

NSSVH Năng suất sinh vật học

NSTL Năng suất tích lũy

P1000 Khối lượng 1000 hạt

PNUE Hiệu suất sử dụng đạm về cường độ quang hợp

(Photosynthetic Nitrogen use efficiency PTNT Phát triển nông thôn

QH Huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An

SPAD Chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục trong lá

(Soil and plant analyzer development) SNTĐ Số nhánh tối đa

TĐĐN Tốc độ đẻ nhánh

TĐTLCK Tốc độ tích lũy chất khô

TGST Thời gian sinh trưởng

YT Huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An

X16 Vụ xuân năm 2016

DANH MỤC BẢNG

2.1 Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng 7 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa tại tỉnh Nghệ An giai đoạn 2012 - 2016 14 2.3 Tình hình sản xuất lúa theo mùa vụ tại tỉnh Nghệ An giai đoạn 2012 - 2016 15 2.4 Cơ cấu các giống lúa chủ yếu theo mùa vụ năm 2017 của tỉnh Nghệ An 16 3.1 Liều lượng và phương pháp bón phân của mô hình bón phân cải tiến 50 4.1 Thời gian sinh trưởng, số nhánh tối đa và diện tích lá của các dòng/giống

lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 56 4.2 Chỉ số SPAD và hàm lượng đạm trong lá đòng của các dòng/giống lúa cực

ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 63 4.3 Hàm lượng hydrat cacbon không cấu trúc và tỷ lệ chất khô bông/khóm của

các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 64 4.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các dòng/giống lúa

cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 65 4.5 Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các dòng/giống lúa cực ngắn

ngày tại tỉnh Nghệ An 73 4.6 Tốc độ đẻ nhánh và chiều cao cây cuối cùng của các dòng/giống lúa cực

ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An 74 4.7 Chỉ số diện tích lá và hàm lượng đạm trong lá đòng của các dòng/giống lúa

cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An 75 4.8 Tốc độ tích lũy chất khô, năng suất sinh vật học và chỉ số thu hoạch của các

dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An 77 4.9 Mức độ gây hại của một số loại sâu bệnh trên các dòng/giống lúa cực ngắn

ngày tại tỉnh Nghệ An 78 4.10 Các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất thực thu và năng suất tích lũy của

các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An 80 4.11 Kích thước hạt gạo của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An 81 4.12 Một số chỉ tiêu liên quan đến chất lượng gạo của các dòng/giống lúa cực

ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An 82 4.13 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến thời gian sinh trưởng, số nhánh tối đa và

diện tích lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 84 4.14 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến khối lượng chất khô và tỷ lệ chất khô

bông/khóm của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 85

4.15 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến hàm lượng và mức chênh lệch hydrat

cacbon không cấu trúc của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 93 4.16 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng

suất cá thể của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 94 4.17 Thời gian sinh trưởng và diện tích lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72

ở liều lượng kali khác nhau 96 4.18 Hàm lượng hydrat cacbon không cấu trúc của giống lúa cực ngắn ngày

DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau 103 4.19 Khối lượng chất khô của bông và tỷ lệ chất khô bông/khóm của giống lúa

cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau 104 4.20 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của giống lúa cực ngắn

ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau 105 4.21 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến một số chỉ

tiêu phân tích trong đất trước và sau thí nghiệm tại tỉnh Nghệ An 108 4.22 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến số nhánh tối

đa và chỉ số diện tích lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 109 4.23 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến mức độ

gây hại của một số loại sâu bệnh trên giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 111 4.24 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến hàm lượng

đạm trong lá của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 112 4.25 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến hiệu suất sử

dụng đạm về chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 113 4.26 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến khối

lượng chất khô của bông và chỉ số thu hoạch của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 114 4.27 Ảnh hưởng của các mức phân bón và phương pháp bón đạm đến các yếu tố

cấu thành năng suất và năng suất thực thu của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại tỉnh Nghệ An 116 4.28 Thời gian sinh trưởng của mô hình bón phân cải tiến cho giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 118 4.29 Mức độ gây hại của một số loại sâu bệnh ở mô hình bón phân cải tiến cho

giống lúa cực ngắn ngày DCG72 119 4.30 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của mô hình bón

phân cải tiến cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 120 4.31 Hiệu quả kinh tế của mô hình bón phân cải tiến cho giống lúa cực ngắn

ngày DCG72 121

trong chậu 60 4.4 Cường độ thoát hơi nước của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm

trong chậu 60 4.5 Tương quan giữa cường độ quang hợp và độ dẫn khí khổng các dòng/giống

lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 61 4.6 Tương quan giữa cường độ quang hợp và cường độ thoát hơi nước của các

dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 62 4.7 Tương quan giữa khối lượng chất khô với năng suất cá thể của các

dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 67 4.8 Tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể của các

dòng/giống lúa cực ngắn ngày ở thí nghiệm trong chậu 68 4.9a Lượng mưa từ khi cấy đến thu hoạch thí nghiệm tại Yên Thành và Quỳ Hợp,

Nghệ An 70 4.9b Nhiệt độ từ khi cấy đến thu hoạch thí nghiệm tại Yên Thành và Quỳ Hợp,

Nghệ An 71 4.9c Số giờ nắng từ khi cấy đến thu hoạch thí nghiệm tại Yên Thành và Quỳ Hợp,

Nghệ An 72 4.10 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến cường độ quang hợp của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 tại các giai đoạn sinh trưởng 86 4.11 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến hàm lượng đạm trong lá của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 ở các giai đoạn sinh trưởng 87 4.12 Ảnh hưởng của mức đạm bón đến chỉ số SPAD của giống lúa cực ngắn ngày

DCG72 ở các giai đoạn sinh trưởng 88 4.13 Tương quan giữa cường độ quang hợp với hàm lượng đạm trong lá của giống

lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các mức đạm bón khác nhau 89 4.14 Tương quan giữa cường độ quang hợp với chỉ số SPAD của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 ở các mức đạm bón khác nhau 90

4.15 Hiệu suất sử dụng đạm về quang hợp của giống lúa cực ngắn ngày DCG72

trên các mức đạm bón khác nhau 91 4.16 Hiệu suất sử dụng đạm về chất khô của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 trên

các mức đạm bón khác nhau 92 4.17 Tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 ở các mức đạm bón khác nhau 95 4.18 Hàm lượng kali trong thân của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng

kali khác nhau 97 4.19 Cường độ quang hợp của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng kali

khác nhau 98 4.20 Chỉ số SPAD của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở liều lượng kali khác nhau 99 4.21 Độ dẫn khí khổng của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali

khác nhau 100 4.22 Tương quan giữa cường độ quang hợp với chỉ số SPAD của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau 101 4.23 Tương quan giữa cường độ quang hợp với độ dẫn khí khổng của giống lúa

cực ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau 102 4.24 Tương quan giữa cường độ quang hợp với năng suất cá thể của giống lúa cực

ngắn ngày DCG72 ở các liều lượng kali khác nhau 106

TRÍCH YẾU LUẬN ÁN

Tên tác giả: Lê Văn Khánh

Tên luận án: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học và kỹ thuật bón phân đối với một số

dòng lúa cực ngắn ngày cho tỉnh Nghệ An

Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9 62 01 10

Tên cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam

Mục tiêu nghiên cứu

- Tìm hiểu sự khác biệt về đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày So sánh khả năng sinh trưởng, phát triển năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại Nghệ An

- Đánh giá xác định được đặc điểm sử dụng đạm và kali đối với quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc làm cơ sở cho việc nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho 1 giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất

- Xác định được mức phân bón và phương pháp bón phân đạm phù hợp đối với 1 giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất tại tỉnh Nghệ An

Phương pháp nghiên cứu

- Đánh giá đặc điểm nông sinh học của 5 dòng/giống lúa cực ngắn ngày (D1, D2, D3, D4 và giống DCG72) về một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng trên thí nghiệm đồng ruộng trong 2 vụ hè thu tại 2 địa điểm ở tỉnh Nghệ An theo QCVN 01 - 55: 2011/BNNPTNT; quang hợp và các chỉ tiêu liên quan, tích lũy chất khô

và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc ở thí nghiệm trong chậu

- Đánh giá ảnh hưởng của các mức đạm và kali bón (không bón, mức thấp và mức cao) đến giống lúa cực ngắn ngày DCG72 ở thí nghiệm trong chậu thông qua: Cường độ quang hợp và các chỉ tiêu liên quan bằng máy đo quang hợp Licor-6400, Hoa Kỳ; hàm lượng diệp lục bằng máy SPAD Konica-Minolta 502, Nhật Bản; diện tích lá bằng máy đo diện tích lá Li-3100c, Hoa Kỳ; hàm lượng hydrat cacbon trong thân và bẹ

lá theo quy trình của Ohnishi and Horie (1999)

- Nghiên cứu quy trình kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 thông qua xác định mức phân bón (đạm, lân và kali) và phương pháp bón đạm ở thí nghiệm đồng ruộng tại tỉnh Nghệ An

Kết quả chính và kết luận

- Các dòng/giống lúa cực ngắn ngày (dòng D1, D2, D3, D4 và giống DCG72) có thời gian sinh trưởng ngắn hơn so với giống đối chứng Khang Dân 18 (KD18) từ 8 -

12 ngày, có khả năng duy trì quang hợp và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc cao hơn so với giống KD18 ở thời kỳ sau trỗ Năng suất của các dòng lúa cực ngắn ngày phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ tích lũy chất khô ở giai đoạn trước trỗ, cường độ quang hợp, khả năng vận chuyển sản phẩm quang hợp về bông ở giai đoạn sau trỗ Giống DCG72 là ưu tú nhất trong các dòng/giống thí nghiệm, có các đặc điểm nông sinh học tốt, có thời gian sinh trưởng từ 86 - 94 ngày trong vụ hè thu, năng suất cao (đạt từ 52,9 - 64,0 tạ/ha trong các vụ hè thu), chất lượng khá (amylose từ 19,2 -21,0 %; mùi thơm, độ dẻo và vị ngon đạt lần lượt từ 2,0 - 2,4/5 điểm; 3,2 - 3,7/5 điểm; 2,9 - 3,7/5 điểm) và phù hợp với điều kiện sản xuất lúa của tỉnh Nghệ An

- Giống lúa cực ngắn ngày DCG72 có khả năng sử dụng đạm và kali thấp Tại mức bón thấp (0,5 g N/chậu và 0,5 g K2O/chậu 5 lít), giống DCG72 đạt cường độ quang hợp, chất khô tích lũy, vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc và năng suất cá thể cao (0,5 g N/chậu đạt 52,5 g/khóm và 0,5 g K2O/chậu đạt 46,9 g/khóm) hơn so với giống KD18 (0,5 g N/chậu là 47,3 g/khóm và 0,5 g K2O/chậu là 43,6 g/khóm) Tăng lượng phân bón lên mức cao (1,5 g N/chậu và 1,0 g K2O/chậu 5 lít), diện tích lá, hàm lượng đạm và diệp lục trong lá giảm nên cường độ quang hợp và khả năng vận chuyển hydrat cacbon của giống DCG72 ở giai đoạn sau trỗ thấp dẫn đến số hạt trên bông và tỷ lệ hạt chắc thấp nên năng suất cá thể thấp

- Năng suất của giống DCG72 không tăng từ mức phân M1 (60 kg N + 48 kg

P2O5 + 48 kg K2O/ha) lên M2 (90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha) ở vụ hè thu 2015 nhưng tăng trong vụ xuân 2016, tiếp tục tăng lên mức M3 (120 kg N + 96 kg P2O5 + 96

kg K2O/ha), chỉ tiêu này giảm ở vụ hè thu 2015 và không tăng trong vụ xuân 2016 Phương pháp bón đạm nuôi hạt (P2) đạt năng suất cao hơn so với phương pháp bón lót đạm (P1) ở cả 2 vụ là do đạt chỉ số thu hoạch, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1.000 hạt cao Do vậy, giống lúa cực ngắn ngày DCG72 được bón theo công thức M1P2 (đạt năng suất 61,2 tạ/ha) trong vụ hè thu 2015 và công thức M2P2 (đạt năng suất 68,0 tạ/ha) ở vụ xuân 2016 cho hiệu quả cao nhất Áp dụng công thức M1P2 thực hiện mô hình thử nghiệm tại vùng ngập lụt của tỉnh Nghệ An (huyện Thanh Chương và Đô Lương) trong

vụ hè thu năm 2016, giống DCG72 đạt năng suất từ 50,5 - 56,1 tạ/ha và lợi nhuận từ 5,4 - 9,4 triệu đồng/ha

THESIS ABSTRACT

PhD candidate: Le Van Khanh

Thesis title: Study on agro-biological characteristics and fertilization techniques for

extremely short - day rice line for Nghe An province

Major: Crop science Code: 9 62 01 10

Educational organization: Vietnam National University of Agriculture (VNUA)

Research Objectives

To investigate the differences in physiological and agronomic characteristics of early maturing of rice lines Comparison of growth and development, grain yield and quality of early maturing of rice lines/variety in Nghe An province

To evaluate the effect of nitrogen and potassium using for photosynthesis, dry matter accumulation and translocation of the non-structure carbohydrates as a background for studying on fertilizer application techniques for a potential early maturing rice variety

To determine the fertilizer levels and nitrogen conditions suitable for a potential early maturing rice variety in Nghe An province

Materials and Methods

To evaluate agro-biological characteristics of five early maturing of rice lines/variety (D1, D2, D3, D4 and DCG72 variety) about growth and development parameters, yield and quality in the field experiments in two summer-autumn cropping seasons in two places of Nghe An province based on QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT Photosynthesis and related parameters, dry matter accumulation and translocation of the non-structure carbohydrates were determined in the pot experiments

To evaluate the effect of nitrogen and potassium levels (no fertilizer, low fertilizer and high fertilizer) on DCG72 variety in the pot experiments via the photosynthesis and related parameters by LI-6400XT Portable Photosynthesis System, United States; chlorophyll content by SPAD Konica-Minolta 502, Japan; leaf area by LI-3100C Area Meter, USA; carbohydrate content in stems and stipules according to the procedure of Ohnishi and Horie (1999)

To study on fertilizer applications on DCG72 to determine fertilizer levels (nitrogen, phosphorus and potassium) and nitrogen application methods in the field experiments in Nghe An province

Main findings and conclusions

Growth duration of the rice lines (D1,D2,D3,D4) and DCG72 variety were 8-12 days shorter than that of check variety - Khang Dan 18 (KD18) Their photosynthesis ability and translocation of the non-structure carbohydrates were higher than those of Khang Dan 18 after heading stage Grain yield of the rice lines depended on dry matter accumulation and crop growth rate before heading stage; photosynthesis (CO2 exchange rate-CER); the translocation ability of photosynthetic productions to panicles after heading stage The most potential rice variety was DCG72 which had good agro-biological characteristics, 86-94 days in its growth duration, high grain yield (in summer-autumn cropping seasons, the grain yield reached 5.29 and 6.40 ton/ha, respectively), good eating quality (amylose content was range of 19.2 to 21.0 %, aromatic, soft, and tastes were range of 2.0-2.4/5 score, 3.2-3.7/5 score, and 2.9-3.7/5 score, respectively), and consisted with rice production conditions in Nghe An provine

DCG72 variety was suitable with low input of nitrogen and potassion At low fertilizer levels (0.5 g N g/pot and 0.5 g K2O/pot) the DCG72 variety achieved optimum photosynthesis, dry matter accumulation, translocation of non-structure carbohydrates and individual grain yield (52.5 g/hill and 46.9 g/hill of DCG72 compared to 47.3 g/hill and 43.6 g/hill of KD18 in 0.5 g N/pot and 0.5 g K2O/pot, respectively) Increasing the amount of fertilizer to high levels (1.5 g N/pot and 1.0 g K2O/5 liter-pot), the leaf area, protein content and chlorophyll content decreased due to low photosynthetic intensity, translocation of non-structure carbohydrates of DCG72 at after heading stage as a result

of low individual grain yield due to the low number of spikelets/ panicle and filling grain ratio

There was no increase in grain yield of DCG72 as increasing M1 (60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha) to M2 (90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha) in the summer-autumn cropping season 2015, but there was an increase in that of DCG72 as increasing M1 to M2 in the spring cropping season 2016 Decreasing grain yield of the summer-autumn cropping season 2015 and no increasing grain yield of spring cropping season 2016 were the results of increasing M2 to M3 (120 kg N + 96 kg P2O5 + 96 kg K2O/ha) In both cropping seasons, the productivity of nitrogen feed method (P2) was higher than that of the basal nitrogen application (P1) due to high levels of harvest index, filling grain ratio and 1000-grain weight Thus, the highest efficiency in grain yield of DCG72 in formula M1P2 (yield of 61.2 ta/ ha) in the summer 2015, and the formula M2P2 (yield of 68.0 ta/ ha) in spring 2016 for Applying M1P2 formula in summer-autumn cropping season 2016 in Thanh Chuong and Do Luong districts, grain yield of DCG72 reached 5.05-5.61 ton/ha and got 5.4-9.4 million VND/ha in profit

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lương thực quan trọng nhất,

là thực phẩm chính của hơn một nửa quốc gia trên thế giới (Trần Văn Đạt, 2005) Tại Việt Nam, lúa được coi là cây trồng bản địa và là loại cây lương thực chủ yếu, quan trọng nhất Tuy nhiên, hiện nay sản xuất lúa ở nước ta đang đứng trước những khó khăn bởi ảnh hưởng nghiêm trọng của biến đổi khí hậu, đặc biệt là tình hình bão lụt và hạn hán tại các tỉnh miền Trung

Nghệ An là tỉnh ở trung tâm vùng Bắc Trung Bộ, chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão lụt Hàng năm bão lụt gây thiệt hại hàng chục nghìn ha cho sản xuất Nông nghiệp (Nguyễn Mạnh Hùng, 2013) Chỉ tính trong vụ hè thu 2016 mưa bão làm thiệt hại 16.685 ha cây trồng, riêng sản xuất lúa bị thiệt hại 5.204 ha, trong đó có 2.792 ha lúa bị thiệt hại trên 70% Trong sản xuất lúa hè thu, để đảm bảo thu hoạch hơn 20.000 ha vùng thấp trũng (chiếm hơn 22% tổng diện tích sản xuất lúa) trước ngày 30 tháng 8 nhằm né tránh bão lụt thì tỉnh buộc phải sử dụng giống lúa có thời gian sinh trưởng dưới 100 ngày - giống lúa cực ngắn ngày (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017a; Nguyễn Đình Hương, 2016) Bên cạnh đó, tại Nghệ An giống lúa cực ngắn ngày còn là giải pháp để gieo cấy lại trong trường hợp mạ và lúa chết do rét đậm, rét hại đầu vụ xuân cũng như nắng hạn đầu vụ hè thu Hơn nữa, giống lúa cực ngắn ngày còn được sử dụng để gieo cấy ở trà xuân muộn trong điều kiện cần kéo dài khung thời vụ cho vụ đông Trong nhiều năm, tỉnh Nghệ An đã thử nghiệm một số giống lúa thuần cực ngắn ngày nhưng tính thích ứng chưa cao (một số giống bị dịch hại, đặc biệt là sâu cuốn lá nhỏ phát sinh, gây hại trên diện rộng), năng suất và chất lượng lúa gạo còn nhiều hạn chế nên giống lúa Khang dân 18 (KD18) vẫn được sử dụng từ

35 – 40 % ở vụ hè thu (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017a) Tuy nhiên, hiện nay giống KD18 đã có những biểu hiện thoái hóa, khả năng chống chịu, năng suất, chất lượng không cao (Hà Quang Dũng và cs., 2010; Nguyễn Thanh Tuyền, 2007) và đặc biệt là hàm lượng amylose cao 28,48% (Phạm Văn Cường và cs., 2016) Bên cạnh đó, giống KD18 có thời gian sinh trưởng trong vụ

hè thu là 100 - 105 ngày, mặc dù được xếp vào nhóm ngắn ngày nhưng vẫn thu

hoạch sau ngày 30 tháng 8 nên có những năm bão lụt vào sớm thì có nguy cơ mất mùa Hiện nay, tại Nghệ An chưa có các nghiên cứu về kỹ thuật bón phân cho các giống lúa cực ngắn ngày nên vẫn áp dụng mức bón và phương pháp bón phân tương tự như giống lúa thuần ngắn ngày Điều này, có thể gây lãng phí, giảm hiệu suất sử dụng phân bón, gây ô nhiễm môi trường cũng như không khai thác được hết tiềm năng năng suất của các giống lúa cực ngắn ngày

Nhằm khắc phục những nhược điểm của các giống lúa thuần, ngắn ngày nói chung và giống KD18 nói riêng, trong thời gian qua, dự án JICA - VNUA đã chọn được một số dòng/giống lúa Khang Dân cải tiến Đây là các dòng/giống lúa được chọn lọc theo định hướng cực ngắn ngày, năng suất cao và chất lượng khá

Để từng bước đưa được các dòng/giống lúa mới này vào thực tiễn sản xuất thì việc đánh giá phản ứng của chúng trong điều kiện sinh thái đặc thù là chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão lụt tại tỉnh Nghệ An; đánh giá đặc điểm quang hợp, sử dụng dinh dưỡng theo hướng tích cực; nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho dòng/giống lúa cực ngắn ngày đạt hiệu quả cao để phục vụ sản xuất lúa hè thu bền vững tại tỉnh Nghệ An là hết sức cần thiết

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Tìm hiểu sự khác biệt về đặc điểm sinh lý và nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày so với giống lúa ngắn ngày và đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển năng suất và chất lượng của một số dòng/giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An

- Đánh giá được đặc điểm sử dụng đạm và kali đối với quang hợp, tích lũy chất khô và vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc làm cơ sở cho việc nghiên cứu kỹ thuật bón phân cho 1 dòng/giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất

- Xác định được mức phân bón và phương pháp bón phân đạm phù hợp đối với 1 dòng/giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất tại tỉnh Nghệ An

Từ các mục tiêu trên, đề tài xác định được kỹ thuật bón phân cho 1 dòng/giống lúa cực ngắn ngày ưu tú nhất nhằm phục vụ cho sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

- Đề tài được thực hiện từ năm 2014 đến năm 2017

- Nghiên cứu một số đặc điểm sinh lý của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày (ký hiệu là D1, D2, D3, D4 và D5, trong đó dòng D5 được phát triển thành giống DCG72) trong vụ mùa (2014) tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam

- Nghiên cứu một số đặc điểm nông học của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày (D1, D2, D3, D4 và giống DCG72) tại hai vùng sinh thái (đồng bằng ven biển, thuộc vùng ngập lụt - huyện Yên Thành; miền núi cao - huyện Quỳ Hợp) trong các vụ hè thu (2014 và 2015) tại tỉnh Nghệ An

- Nghiên cứu liều lượng của phân đạm, kali trong chậu tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam; các mức phân bón (N, P2O5 và K2O) và phương pháp bón đạm cho 1 giống lúa cực ngắn ngày DCG72 tại vùng ngập lụt của tỉnh Nghệ An (huyện Yên Thành)

- Mô hình thử nghiệm kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72 thực hiện trong vụ hè thu (2016) tại vùng ngập lụt của tỉnh Nghệ An (huyện Đô Lương và Thanh Chương)

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Phát hiện được năng suất của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày phụ thuộc vào khối lượng chất khô ở giai đoạn trước trỗ, cường độ quang hợp và khả năng vận chuyển hydrat cacbon không cấu trúc từ thân và bẹ lá về bông ở giai đoạn sau trỗ Sự khác biệt về một số đặc điểm nông sinh học của nhóm lúa cực ngắn ngày và nhóm lúa ngắn ngày Xác định được giống lúa cực ngắn ngày DCG72 có nhiều đặc điểm nông sinh học tốt và phù hợp với điều kiện sản xuất vụ hè thu của tỉnh Nghệ An

- Đánh giá được đặc điểm sử dụng phân bón (đạm và kali) ở trong chậu của giống lúa cực ngắn ngày DCG72 Đề xuất được mức phân bón cho giống lúa DCG72 trong vụ hè thu là: 60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha, trong vụ xuân là: 90 kg N + 72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha; phương pháp bón đạm nuôi hạt (cả 2 vụ) là phù hợp cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72

1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.5.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài luận án cung cấp các dẫn liệu khoa học về đặc điểm sinh trưởng, phát triển, quang hợp và sử dụng dinh dưỡng của các dòng/giống lúa cực ngắn ngày

- Kết quả luận án là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học trong các Trường Đại học, Viện Nghiên cứu Nông nghiệp về cây lúa nói chung, dòng/giống lúa cực ngắn ngày nói riêng

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Xác định được giống DCG72 (phát triển từ dòng DCG 72-1-3-1-4, được

ký hiệu là D5) trồng trong vụ hè thu ở Nghệ An có thời gian sinh trưởng cực ngắn (từ 86 - 94 ngày), có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt; năng suất cao (đạt từ 52,9 - 53,6 tạ/ha ở vụ hè thu 2014 và 57,7 - 64,0 tạ/ha tại vụ hè thu 2015),

chất lượng khá (amylose chỉ từ 19,2 – 21,0 %; mùi thơm, độ dẻo, vị ngon đạt lần lượt từ 2,0 – 2,4/5 điểm; 3,2 – 3,7/5 điểm; 2,9 – 3,7/5 điểm) và phù hợp với điều kiện sản xuất lúa hè thu của tỉnh Nghệ An

- Xây dựng được kỹ thuật bón phân cho giống lúa cực ngắn ngày DCG72, mức phân: 60 kg N + 48 kg P2O5 + 48 kg K2O/ha trong vụ hè thu và 90 kg N +

72 kg P2O5 + 72 kg K2O/ha ở vụ xuân kết hợp với phương pháp bón đạm nuôi hạt góp phần mở rộng diện tích trồng và nâng cao hiệu quả sản xuất giống lúa cực ngắn ngày tại tỉnh Nghệ An

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ SỬ DỤNG GIỐNG LÚA CỰC NGẮN NGÀY Ở VIỆT NAM VÀ TRÊN THẾ GIỚI

2.1.1 Sự cần thiết của giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn

Quá trình phát triển sản xuất lúa luôn gắn liền với việc dần rút ngắn thời gian sinh trưởng của giống lúa Những giống lúa ngắn ngày không chỉ góp phần tăng nhanh sản lượng lúa, mà còn tạo điều kiện tăng vụ (Nguyễn Văn Luật, 2006) Trước đây, không có các giống lúa ngắn ngày nên trong 1 năm hầu như chỉ sản xuất 1 vụ lúa, sau này là 2 vụ Hiện nay, với việc sử dụng các giống lúa ngắn ngày có thể tăng lên 3 - 4 vụ lúa trong năm (Trương Đích, 2009)

Sử dụng giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn (giống ngắn ngày và cực ngắn ngày) có ý nghĩa trong việc chuyển dịch mùa vụ từ trà xuân sớm và trà xuân chính vụ sang trà xuân muộn (Nguyễn Văn Viết, 2012) Việc chuyển dịch gieo cấy lúa sang trà xuân muộn giúp tránh rét đầu vụ, kéo dài khung thời vụ cho vụ đông tạo điều kiện để phát triển cây vụ đông Bên cạnh đó, giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn có vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi cơ cấu mùa vụ, phát triển sản xuất lúa hè thu theo hướng tăng vụ, nâng cao hiệu quả sử dụng đất Điều này đặc biệt có ý nghĩa khi sử dụng các giống lúa cực ngắn ngày cho những vùng thấp trũng để rút ngắn thời gian sinh trưởng trên đồng ruộng, góp phần né tránh thiên tai (Nguyễn Mạnh Hùng, 2013; Nguyễn Đình Hương, 2016) Hơn nữa, giống lúa cực ngắn ngày còn là giải pháp để gieo cấy lại trong trường hợp bị thiên tai, dịch bệnh ở đầu vụ (Trương Đích, 2009) Ngoài ra, sử dụng giống lúa ngắn ngày cũng giúp giảm thời gian sinh trưởng trên đồng ruộng, tăng hiệu quả kinh tế trong sản xuất lúa, giảm lượng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, qua đó góp phần bảo vệ môi trường (Nguyễn Văn Luật, 2006) Theo đó, giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn không chỉ có vai trò quan trọng trong sản xuất lúa nói riêng mà còn có ý nghĩa to lớn đối với sản xuất nông nghiệp nói chung

2.1.2 Các nghiên cứu về thời gian sinh trưởng của cây lúa

Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi nảy mầm cho đến khi thu hoạch, thường thay đổi trong phạm vi từ 90 - 180 ngày Các giống có thời gian sinh trưởng trong khoảng 120 ngày có khả năng cho năng suất cao nhất Những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá ngắn thì sinh trưởng sinh dưỡng bị

hạn chế nên không thể đạt năng suất cao Ngược lại, những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá dài thì dễ bị lốp đổ và chịu nhiều tác động của điều kiện ngoại cảnh bất lợi nên khó đạt năng suất cao (Yoshida, 1985) Trong phạm vi từ 90 đến

160 ngày, thời gian sinh trưởng tăng thì khối lượng chất khô tăng, trên 160 ngày thì khối lượng chất khô không tăng và có xu hướng giảm Thời gian tối ưu cho cây lúa sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao là 130 - 140 ngày

(Vergara et al., 1966) Tuy nhiên, những nghiên cứu của Viện Nghiên cứu lúa

quốc tế (IRRI) cho thấy, không có gì cản trở việc kết hợp giữa tính chín sớm, tính mẫn cảm với chu kỳ ánh sáng với những đặc trưng mong muốn khác của cây lúa (Akihama và cs., 1976) Do vậy, hoàn toàn có thể nghiên cứu rút ngắn thời gian sinh trưởng mà vẫn giữ được các đặc điểm để cây lúa sinh trưởng, phát triển tốt, đạt năng suất và chất lượng cao

Đời sống của cây lúa được chia làm 3 thời kỳ sinh trưởng gồm, thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng, thời kỳ sinh trưởng sinh thực và thời kỳ chín (Akihama và cs., 1976; Yoshida, 1985) Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng bao gồm các bước, nảy mầm, mạ, đẻ nhánh và làm đốt; thời kỳ sinh trưởng sinh thực bắt đầu khi phân hóa hoa, kết thúc lúc trỗ bông, chia thành 4 bước: bắt đầu phân hóa hoa, phân hóa gié, phân hóa hoa, phân hóa nhị đực và nhị cái; thời kỳ chín có thể chia làm các bước nhỏ như: trỗ và ra hoa, chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn (Đào Thế Tuấn, 1979) Theo Nguyễn Văn Hoan (2006), các giống lúa có thời gian sinh trưởng khác nhau chủ yếu do sự ngắn dài khác nhau ở thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng, trong khi hai thời kỳ sinh trưởng sinh thực và thời kỳ chín là tương đối ổn định Cùng kết quả như trên, Nguyễn Quốc Trung và cs (2014) cho rằng, giai đoạn sinh sản bắt đầu từ lúc phân hóa đòng đến lúc trỗ bông kéo dài khoảng 27-35 ngày đối với các giống cực ngắn ngày và ngắn ngày Kết quả nghiên cứu của Đỗ Thị Hường và cs (2014b) cũng phù hợp với nhận định trên khi cho rằng, các dòng/giống lúa ngắn ngày có thời gian sinh trưởng dài hay ngắn ngày phụ thuộc vào thời gian từ khi gieo đến lúc trỗ với khoảng dao động từ 67 - 79 ngày, còn từ khi trỗ đến chín chỉ dao động trong vòng 1 tháng (từ 27 - 31 ngày)

Thời gian sinh trưởng của cây lúa còn phụ thuộc vào điều kiện khí hậu Ở miền Trung và miền Bắc nước ta, do nhiệt độ đầu vụ đông xuân thấp nhưng đầu vụ

hè thu cao nên thời gian sinh trưởng của cùng một giống lúa trong vụ xuân thường dài hơn so với vụ hè thu từ 10 - 15 ngày (Đào Thế Tuấn, 1979; Bùi Huy Đáp, 1980) Trong vụ xuân, nếu có nhiều đợt rét đậm, rét hại, nhiệt độ thấp kéo dài thì

lúa trỗ muộn, dẫn đến thời gian sinh trưởng cũng dài hơn so với thời tiết ấm áp (Bùi Huy Đáp, 1970; Nguyễn Đình Hương, 2016) Trong vụ hè thu, nhiệt độ ít thay đổi qua các năm nên thời gian sinh trưởng của các giống lúa tương đối ổn định (Trần Ngọc Cung và cs., 1985) Ngoài ra, thời gian sinh trưởng của cây lúa còn do kỹ thuật canh tác, trong cùng một giống, lúa được gieo thẳng sẽ rút ngắn

thời gian hơn so với gieo mạ rồi cấy (Trương Đích, 2009; Rana et al., 2014) Tăng

lượng phân bón, đặc biệt là đạm sẽ làm tăng thời gian sinh trưởng của cây lúa (Chu

Văn Hách và cs., 2006; Nguyễn Thị Lan và cs., 2007; Chen et al., 2017)

Cho đến nay, có nhiều công trình nghiên cứu để phân nhóm thời gian sinh trưởng của cây lúa theo các tiêu chí khác nhau, chẳng hạn như: Akihama và cs (1976) phân nhóm giống lúa dựa vào thời gian từ khi gieo đến khi lúa phơi màu và chia thành 3 nhóm gồm: Ngắn ngày (dưới 90 ngày), trung ngày (từ 90 – 120 ngày)

và dài ngày (trên 120 ngày) Đào Thế Tuấn (1979) phân nhóm thời gian sinh trưởng ở nước ta như sau: Lúa mùa thường chia làm 3 nhóm (mùa sớm là từ 120 –

130 ngày; mùa chính vụ từ 130 - 150 ngày và mùa muộn từ 150 – 160 ngày); lúa chiêm thường chia làm 2 nhóm (chiêm chính vụ từ 180 – 190 ngày; chiêm muộn

từ 190 – 200 ngày) và lúa ngắn ngày là từ 90 – 120 ngày Theo Nguyễn Văn Hoan (2006), có thể phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng bằng cách xếp các giống có cùng thời gian sinh trưởng vào một tập đoàn và phân thành các tập đoàn đặc thù gồm: các giống cực ngắn ngày (thời gian sinh trưởng dưới 90 ngày), các giống ngắn ngày (thời gian từ 91 – 115 ngày), các giống có thời gian sinh trưởng trung bình (116 – 130 ngày) và các giống dài ngày (trên 131 ngày) Hiện nay, Bộ Nông nghiệp và PTNT đã ban hành Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng của giống lúa QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT và phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng như Bảng 2.1

Bảng 2.1 Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trưởng (ngày)

Nhóm

giống

Các tỉnh phía Bắc Các tỉnh phía Nam

Vụ đông xuân vụ mùa

Tên gọi TGST

(ngày) Tên gọi TGST

(ngày) Tên gọi

TGST (ngày) Cực ngắn ngày - < 115 - < 100 Ao < 90 Ngắn ngày Xuân muộn 115-135 Mùa sớm 100-115 A1 90-105 Trung ngày Xuân chính vụ 136-160 Mùa trung 116-130 A2 106-120 Dài ngày Xuân sớm > 160 Mùa muộn > 130 B > 120

Nguồn: Bộ Nông nghiệp và PTNT (2011)

Nhóm cực ngắn ngày (gọi là nhóm Ao tại các tính phía Nam): gồm các giống lúa có thời gian sinh trưởng dưới 115 ngày trong vụ xuân và 100 ngày trong vụ mùa, hè thu trong điều kiện phía Bắc; dưới 90 ngày trong điều kiện các tỉnh phía Nam Theo Nguyễn Quốc Trung và cs (2014), trong vụ xuân, các giống lúa cực ngắn ngày có thời gian từ khi gieo đến khi phân hóa đòng bước 4 là 60 –

65 ngày, giai đoạn trỗ bắt đầu khi các hoa đầu tiên của bông nhô ra đòng đến khi lóng trên cùng không dài ra được nữa là 8 ngày Do đó, tổng thời gian từ gieo đến trỗ của giống cực ngắn ngày là khoảng 70 – 75 ngày trong vụ xuân, tương đương với khoảng 55 – 60 ngày trong vụ hè thu (Bùi Huy Đáp, 1980)

Nhóm ngắn ngày có thời gian sinh trưởng từ 115 – 135 trong vụ đông xuân và từ 100 – 115 trong vụ mùa đối với các tỉnh phía Bắc; ở các tỉnh phía Nam gọi là nhóm A1, có thời gian sinh trưởng từ 90 – 105 ngày

Nhóm dài ngày (gọi là nhóm B ở các tính phía Nam), trong vụ xuân có thời gian sinh trưởng trên 160 ngày trên 130 ngày trong vụ mùa ở các tỉnh phía Bắc; có thời gian sinh trưởng trên 120 ngày ở các tỉnh phía Nam

Như vậy, đời sống cây lúa gồm 3 giai đoạn là sinh trưởng sinh dưỡng, sinh trưởng sinh thực và thời kỳ chín Có nhiều cách phân nhóm thời gian sinh trưởng của cây lúa nhưng nhìn chung được chia làm 3 nhóm là ngắn ngày, trung ngày và dài ngày Gần đây, nhiều nghiên cứu đã chứng minh, có thể rút ngắn thời gian sinh trưởng của cây lúa mà vẫn giữ được các đặc tính mong muốn nên trong phân nhóm có thêm nhóm giống lúa cực ngắn ngày Thời gian sinh trưởng của cây lúa ngắn hay dài là do giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng quyết định, nhóm giống lúa cực ngắn ngày buộc phải rút ngắn thời gian sinh trưởng trong giai đoạn này

2.1.3 Công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa cực ngắn ngày trong và ngoài nước

Trong những năm 1970, Viện Nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) đã chọn những giống lúa ngắn ngày trong vòng 100 ngày hoặc ngắn hơn Trong nhiều năm, IRRI

đã thí nghiệm trồng 4 vụ trong một thửa ruộng nhất định nhằm đánh giá năng suất

và những đặc trưng khác của các giống ngắn ngày Kết quả cho thấy, các giống lúa ngắn ngày có nhiều triển vọng, nhưng phần lớn những giống này phải có tính chống sâu, bệnh tốt thì mới có thể đưa ra sản xuất đại trà Trong giai đoạn này, giống IR 747B2-6 được xem là giống ngắn ngày tốt nhất (Akihama và cs., 1976) Sau đó, IRRI tiếp tục quan tâm công tác nghiên cứu chọn giống lúa ngắn ngày và

bổ sung được nhiều giống cho năng suất cao như: IR8, IR22, IR36 có năng suất

70 - 80 tạ/ha, IR64 cho năng suất cao nhất (trên 85 tạ/ha) và chất lượng gạo tốt, vào sản xuất đại trà tại nhiều nước Châu Á (Nguyễn Văn Luật, 2009)

Cho đến nay, các nghiên cứu về độ dài thời gian sinh trưởng của cây lúa ít được các nước phát triển quan tâm Điều này là do, các quốc gia này hầu như chỉ canh tác 1 vụ/năm nên không có nhu cầu rút ngắn thời gian sinh trưởng cho cây lúa Chính vì vậy, số lượng các nghiên cứu liên quan đến tính chín sớm là không

nhiều Lin et al (1998) thực hiện phân tích các tính trạng số lượng tương ứng với

thời gian trỗ ở phép lai giữa Nipponbare và Kasalath đã phát hiện được 2 locus

tính trạng số lượng QTL là Hd-1 và Hd-2 nằm tương ứng trên nhiễm sắc thể số 6

và 7 Hai locus Hd-1 và Hd-2 đều có vai trò rút ngắn thời gian từ gieo đến trỗ Ngoài ra, Yano et al (1997) đã phát hiện 3 locus phụ khác là Hd-3, Hd-4 và Hd-5 nằm trên các nhiễm sắc thể 6, 7 và 8 có nguồn gốc từ Nipponbare Các

locus này cũng có tác động giảm thời gian từ gieo đến trỗ và giải thích được 84% kiểu hình xuất hiện ở quần thể F2 Thực hiện phân tích tại các QTL qui định thời

gian từ gieo đễn trỗ trong phép lai 2 giống Indica (Tarom Mahalli and Khazar), Sabouri and Nahvi (2009) đã xác định được 3 gen chính là Hd-1, Hd-4 và Hd-9

nằm tương ứng trên nhiễm sắc thể số 1, 4 và 9 quy định thời gian trỗ sớm; 2 gen

phụ có ảnh hưởng ít hơn là Hd-2a và Hd-2b nằm trên nhiễm sắc thể số 2, Các

kết quả này đã góp phần lớn trong việc xác định các tính trạng số lượng liên quan đến tính chín sớm của cây lúa, làm cơ sở cho việc chọn tạo các giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn

Tại Việt Nam, từ những năm 1980, Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long

đã chọn tạo thành công một số giống lúa cực ngắn ngày (chỉ 78 ngày) để xuất khẩu như OMCS1 với diện tích trồng trên 20 nghìn ha ở Nam Bộ Tại Bắc Bộ cũng đã có nhiều giống cực sớm dưới 100 ngày ở vụ mùa và có cả những giống

85 – 90 ngày đạt năng suất 70 - 80 tạ/ha được trồng với quy mô hàng trăm ha (Nguyễn Văn Luật, 2006) Trong thời gian qua, việc chọn tạo giống lúa theo hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng được nước ta quan tâm, bước đầu đã có một

số giống lúa cực ngắn ngày như: Giống PC6 được chọn tạo theo phương pháp lai hữu tính, chọn lọc theo phương pháp phả hệ từ tổ hợp lai N202/DT122, có thời gian sinh trưởng ở vụ xuân là 102 - 125 ngày và vụ mùa là 90 - 95 ngày; năng suất trung bình đạt 55 - 60 tạ/ha; hàm lượng amylose là 18 - 19%, chất lượng gạo khá Giống P6ĐB được chọn lọc từ quần thể P6 được xử lý đột biến bằng Co60,

có thời gian sinh trưởng ở vụ mùa là 75 - 85 ngày, vụ xuân là 105 - 110 ngày; năng suất trung bình từ 50 - 55 tạ/ha Giống P6ĐB có tốc độ sinh trưởng và thời gian vào chắc đến chín hạt nhanh, các yếu tố cấu thành năng suất đạt khá, hàm lượng amylose thấp là 15,5% (Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, 2017) Nguyễn Quốc Trung và cs (2015) đã sử dụng giống Khang Dân 18 (thuộc loại

hình Indica, có khả năng thích ứng rộng và năng suất khá) lai với TSC3 (một giống lúa Javanica cực ngắn ngày và hàm lượng amyloza thấp) Kết quả phân

tích các điểm tính trạng số lượng (QTL) với 8 điểm ở quần thể BC2F2 đã xác định được 1 điểm liên quan đến thời gian sinh trưởng ngắn (SGD1) nằm trên vai ngắn của nhiễm sắc thể số 3 liên kết với thời gian trỗ Hiệu quả của alen SGD1 từ TSC3 rút ngắn thời gian từ gieo đến trỗ và khẳng định rằng SGD1 nằm cùng

điểm với gien Hd9 Để làm sáng tỏ cho nhận định này, Phạm Văn Cường và cs

(2016) đã thực hiện chọn lọc phả hệ, thí nghiệm so sánh giống tại nhiều địa điểm (Sóc Trăng, Thái Nguyên, Lào Cai) qua nhiều mùa vụ khác nhau và đã chọn được dòng DCG 72-1-3-1 (ký hiệu là D5, phát triển thành giống DCG72) có thời gian sinh trưởng 95 ngày ở vụ mùa và 108 ngày trong vụ xuân, ngắn hơn KD18

từ 14 - 23 ngày Dòng DCG72 có năng suất cao hơn so với KD18 nhưng có hàm lượng amylose (22,38%) thấp hơn so với KD18 (28,48%) Tuy nhiên, các tác giả của giống lúa DCG72 chưa nghiên về đặc điểm sinh lý, nông học (tại tỉnh Nghệ An) và kỹ thuật bón phân đối với dòng lúa cực ngắn ngày này

Trong thời gian gần đây, cả nước đang sử dụng khoảng gần 700 giống cực ngắn ngày Tại các vùng miền đều gieo cấy một số giống có thời gian sinh trưởng cực ngắn với diện tích lớn Cụ thể: các tỉnh phía Nam sử dụng chủ yếu các giống

là OMCS 96, OMCS97, OMCS99, OMCS 95-5, OMCS 98, OMCS 94, OM 1305, Các giống OM1490, AS 996, OMCS 2000, OMCS 21, được sử dụng tại các tỉnh Tây Nguyên và Duyên hải Nam Trung bộ; các tỉnh Trung bộ trồng nhiều giống ML, TH, Tại miền Bắc hiện nay có 1 số giống lúa cực ngắn ngày như: CN, OMCS7, NAR5, TH 3-3, Việt lai 20, đã được đưa vào cơ cấu sản xuất tại nhiều địa phương (Nguyễn Văn Luật, 2006)

Như vậy, trên thế giới chưa có nhiều nghiên cứu để rút ngắn thời gian sinh trưởng cho cây lúa, song ở Việt Nam công tác nghiên cứu chọn tạo giống lúa có thời gian ngắn đang ngày càng được quan tâm Hiện nay, giống lúa cực ngắn

ngày đã được sử dụng phổ biến ở trong nước, đặc biệt là ở những vùng cần né tránh thiên tai hoặc có nhu cầu tăng vụ

2.1.4 Đặc điểm của nhóm giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn

Giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn (ngắn ngày và cực ngắn ngày) khi một giống có thể chín trong một thời gian ngắn nhất mà không có nguy cơ bị giảm năng suất Những lý do để một giống có thời gian sinh trưởng ngắn có khả năng đạt năng suất cao là: Cân đối hơn giữa thời gian sinh dưỡng và thời gian sinh sản; phải gặp điều kiện khí hậu thuận lợi hơn các giống dài ngày từ khi phân hóa hoa đến khi chín (Akihama và cs., 1976) Các giống lúa ngắn ngày cần tổng tích ôn thấp hơn so với giống dài ngày (Trương Đích, 2009) Giống ngắn ngày có phản ứng yếu hoặc không phản ứng với quang chu kỳ nên có thể gieo trồng nhiều

vụ trong một năm (Đào Thế Tuấn, 1979)

Những giống cực ngắn ngày có thời gian từ khi gieo đến khi xuất hiện mạ

2 lá rất ngắn, khoảng 11 - 12 ngày (Nguyễn Quốc Trung và cs., 2014) Giống ngắn ngày mạ sinh trưởng nhanh, hình thành nhánh sớm (Akihama và cs., 1976),

đẻ nhánh trung bình (Nguyễn Thế Hùng và cs., 2008), hầu như có số nhánh tối đa tương đương hoặc thấp hơn các giống lúa khác (Tăng Thị Hạnh và cs., 2014; Đỗ Thị Hường và cs., 2013, 2014a) Các giống ngắn ngày đẻ nhánh nhanh, tập trung

và chỉ hình thành đến nhánh cháu (nhánh kém nhánh mẹ 4 lá) thì mới có thể đạt nhánh hữu hiệu (Nguyễn Văn Hoan, 2006), làm đốt thường bắt đầu vào lúc phân hóa đòng (Trương Đích, 2009) Do có giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng ngắn nên các giống ngắn ngày có thể bắt đầu phân hóa hoa trước giai đoạn đẻ nhánh tối đa; thời kỳ trỗ bông có thể giao động trong thời gian dài vì các nhánh đẻ muộn cũng có thể hình thành bông (Yoshida, 1985)

Các giống ngắn ngày có kiểu hình đẹp, cứng cây, khả năng sinh trưởng và phát triển tốt (Nguyễn Thanh Tuyền, 2007), có chiều cao cây thuộc nhóm trung bình hoặc thấp cây (Nguyễn Thế Hùng và cs., 2008), có số lóng/thân chính biến động từ 4,9 - 6,7 lóng; chiều dài lóng thứ nhất và thứ 2 nhỏ hơn lần lượt là 2,84

cm và 5,52 cm; độ dày thân ở lóng thứ nhất và lóng thứ 2 tương ứng dưới 1,5 mm và 1,43 mm (Đỗ Việt Anh, 2008) Giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn thường có diện tích lá ở giai đoạn trước trỗ thấp nhưng đạt diện tích lá cao

ở thời kỳ sau trỗ (Tăng Thị Hạnh và cs., 2013b; Đỗ Thị Hường và cs., 2013), có

số nhánh hữu hiệu và chiều dài bông chỉ ở mức thấp hoặc trung bình (Lê Văn Vĩnh và Phạm Thế Cường, 2014) Các giống ngắn ngày thường có hạt thon, khối

lượng hạt tương đối lớn (Trương Đích, 2009), hầu hết có tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng hạt khá cao và ổn định (Nguyễn Thị Lang và cs., 2007), có tỷ lệ xay xát đạt khá cao (trên 68% thóc), có hàm lượng amylose tương đối cao (Nguyễn Thanh Tuyền, 2007)

Ở giai đoạn trước trỗ, các giống lúa ngắn ngày đạt tốc độ tích lũy chất khô cao (Tăng Thị Hạnh và cs., 2013b) nhưng hầu như không tích lũy được hydrat

cacbon không cấu trúc (Vergara et al., 1966) Tuy nhiên, ở giai đoạn trỗ hàm

lượng hydrat cacbon không cấu trúc ở dòng lúa ngắn ngày (IL19-4-3-8) cao hơn giống dài ngày (IR24) tại cả 3 mức đạm (mức thấp - 0,25 g N/chậu; trung bình - 0,5 g N/chậu và cao – 1 g N/chậu) trong cả 2 vụ (mùa 2012 và xuân 2013) ở mức ý nghĩa (Đỗ Thị Hường và cs., 2014a) Trong thời kỳ sau trỗ, các giống lúa ngắn ngày còn duy trì hàm lượng diệp lục và hàm lượng đạm trong lá cao (Pham

Van Cuong et al., 2010; Tăng Thị Hạnh và cs., 2014) Do thời gian sinh trưởng

ngắn hơn nên năng suất tích lũy (kg thóc/ha/ngày) của các giống lúa ngắn ngày thường cao hơn rất nhiều so với các giống có thời gian sinh trưởng trung bình (Đỗ Thị Hường và cs., 2014b) Mặc dù các giống có thời gian sinh trưởng ngắn

có tổng khối lượng chất khô thấp hơn so với giống dài ngày nhưng do đạt chỉ số thu hoạch cao nên năng suất của giống ngắn ngày có thể đạt tương đương hoặc

cao hơn so với giống dài ngày (Huang et al., 2015)

Trong kỹ thuật thâm canh, những giống có thời gian sinh trưởng dưới 100 ngày có thể không phù hợp với phương pháp cấy mà gieo thẳng được xem là phương pháp thích hợp (Akihama và cs., 1976; Trương Đích, 2009) Gieo thẳng không mất thời gian bén rễ hồi xanh, đẻ nhánh ít nên có thể rút ngắn thời gian

sinh trưởng sinh dưỡng (Huang et al., 2015; Yoshida, 1985) Theo Vergara et al

(1966), các giống có thời gian sinh trưởng dài ngày thích hợp với mức đạm thấp hơn các giống ngắn ngày Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu trong thời gian gần đây

đã khẳng định, các giống ngắn ngày phù hợp với mức đạm thấp Chẳng hạn như: Chu Văn Hách và cs (2006) cho rằng, các giống lúa cao sản - cực ngắn ngày (OMCS200, OM2718, OM3419, OM3238 và OM4872) phù hợp với mức đạm thấp là 60 kg N/ha, bón trên 120 kg N/ha năng suất giảm; Tăng Thị Hạnh và cs

(2013b) đã chứng minh, năng suất của 3 dòng/giống lúa ngắn ngày (IL03-4-2-2;

IL19-4-3-1 và Khang Dân 18) ở mức bón 45 kg N/ha tương đương với 90 kg N/ha ở cả vụ mùa 2011 và vụ xuân 2012 Tương tự, một số tác giả khác cũng cho

rằng các giống ngắn ngày phù hợp với mức đạm thấp (Mai Thành Phụng và cs., 2005; Nguyễn Văn Luật, 2006; Trương Đích, 2009)

Như vậy, giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn có thời gian sinh trưởng dinh dưỡng ngắn, kiểu cây đẹp, đẻ nhánh nhanh nhưng trỗ có thể không tập trung Chúng có tốc độ tích lũy chất khô trước trỗ, cường độ quang hợp và khả năng vận chuyển sản phẩm quang hợp sau trỗ cao Năng suất của các giống lúa

có thời gian sinh trưởng ngắn có thể đạt cao chủ yếu là do số hạt trên bông và chỉ

số thu hoạch cao Nhóm giống lúa này phù hợp với liều lượng phân bón thấp, đặc biệt là mức đạm bón thấp

2.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT LÚA CỦA TỈNH NGHỆ AN

2.2.1 Đặc điểm địa hình và khí hậu của tỉnh Nghệ An

Tỉnh Nghệ An có diện tích lớn nhất cả nước với 1.648.997 ha đất tự nhiên,

có địa hình đa dạng, phức tạp với ba vùng sinh thái là: miền núi, trung du, đồng bằng ven biển Nghệ An có hai mùa rõ rệt: mùa hạ nóng, ẩm, mưa nhiều và mùa đông lạnh, ít mưa Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 23 - 24 oC, tổng nhiệt năm là 8.700 oC Sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tháng trong năm khá cao Trung bình các tháng nóng nhất (tháng 6 và 7) là 33 oC; trung bình các tháng lạnh nhất (tháng 12 năm trước đến tháng 2 năm sau) là 19oC Số giờ nắng trung bình/năm

là 1.500 - 1.700 giờ Tổng tích ôn là 3.500 - 4.000 oC Lượng mưa bình quân hàng năm dao động từ 1.200 - 2.000 mm/năm với 123 - 152 ngày mưa: Mùa khô

từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa chiếm 15 - 20% lượng mưa cả năm, tháng khô hạn nhất là tháng 1 và tháng 2; lượng mưa chỉ đạt 7 - 60 mm/tháng Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm 80 - 85% lượng mưa cả năm Độ ẩm tương đối trung bình năm dao động từ 80 - 90%, chênh lệch độ ẩm giữa tháng ẩm nhất và tháng khô nhất lên tới 18 – 19% (Nguyễn Mạnh Hùng, 2013) Ngoài ra, Nghệ An còn là tỉnh chịu ảnh hưởng của bão và áp thấp nhiệt đới Trung bình mỗi năm có 2 - 3 cơn bão, có năm lên đến 5 – 10 cơn bão tập trung vào tháng 9

và 10, có thể gây ra lũ lụt (Trần Ngọc Cung và cs., 1985)

2.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An

Tỉnh Nghệ An có 132.175 ha đất trồng cây hàng năm, trong đó có gần 60% diện tích là đất trồng lúa Sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An trong 5 năm gần đây

tương đối ổn định, tổng diện tích cả 3 vụ năm thấp nhất (2013) là 184,177 ha và năm cao nhất (2014) đạt 187,910 ha

Bảng 2.2 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa tại tỉnh Nghệ An

Sản lượng thóc của tỉnh Nghệ An trong những năm gần đây đạt gần 1 triệu tấn, tính theo bình quân đầu người đạt từ 289 – 325 kg/người/năm và cơ bản đã

tự giải quyết được lương thực tại chỗ

2.2.3 Mùa vụ và cơ cấu giống lúa tại tỉnh Nghệ An

2.2.3.1 Tình hình sản xuất lúa theo mùa vụ tại tỉnh Nghệ An

Thời vụ: do Nghệ An là tỉnh có diện tích rộng nhất cả nước, có địa hình và

các vùng tiểu khí hậu phức tạp nên lúa được sản xuất ở 3 vụ chính như sau: Trong vụ xuân phải để lúa trỗ sau tiết “Cốc vũ”, tức sau ngày 20 tháng 4 nhằm tránh gặp rét, lạnh và trước ngày 05 tháng 5 để tránh nắng nóng của gió Phơn nên ở Nghệ An hình thành 3 trà lúa (Doãn Trí Tuệ, 2015) Trà sớm: Gieo

mạ từ ngày 05 - 10 tháng 01 để lúa trỗ sau ngày 25 tháng 4, sử dụng các giống từ

140 - 145 ngày Trà chính vụ: dùng các giống từ 130 - 135 ngày, gieo mạ từ ngày

15 - 20 tháng 01 Trà muộn: sử dụng các giống khoảng 125 ngày, gieo mạ từ ngày 20 - 25 tháng 01 (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017b)

Vụ hè thu, Nghệ An thực hiện phương châm gieo cấy “càng sớm, càng tốt”, dành cho 3 vùng chính là: Vùng chạy lụt: diện tích hơn 20.000 ha, tập trung

ở các đồng bằng ven biển và bán sơn địa, phải sử dụng các giống lúa dưới 100 ngày, thu hoạch trước ngày 30 tháng 8 để tránh lụt Vùng đất vàn: là vùng thâm

canh, cần sử dụng các giống có năng suất cao, thời gian sinh trưởng phải dưới

110 ngày, thu hoạch trước ngày 10 tháng 9 để tránh lụt Vùng đất vàn cao ở đồng bằng và vùng ruộng lúa bán sơn địa có thể thu hoạch sau ngày 15 tháng 9 (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017a; Nguyễn Đình Hương, 2016)

Vụ mùa hình thành 3 trà lúa, mỗi trà cách nhau khoảng 7 – 10 ngày Trà sớm nhất thường gieo sau ngày 05 tháng 7, sử dụng cho các giống lúa lai và lúa thuần dài ngày (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2017a)

Diện tích: Vụ xuân đạt cao nhất là 90,2 nghìn ha, tiếp đến là vụ hè thu

với 57,8 nghìn ha và vụ mùa là thấp nhất chỉ đạt 38,2 nghìn ha Do diện tích trồng lúa ở những huyện vùng đồng bằng và núi thấp thường ngập lụt vào đầu tháng 9 nên tỉnh Nghệ An chú trọng sản xuất hè thu hơn so với vụ mùa

Bảng 2.3 Tình hình sản xuất lúa theo mùa vụ tại tỉnh Nghệ An

giai đoạn 2012 - 2016

Năm Diện tích (nghìn ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (nghìn tấn)

Xuân Hè thu Mùa Xuân Hè thu Mùa Xuân Hè thu Mùa

Nguồn: Cục Thống kê Nghệ An (2017)

Năng suất: Vụ xuân đạt năng suất cao và ổn định, trung bình trong 5 năm

qua đạt 64,0 tạ/ha, cao hơn so với cả nước khoảng 5 tạ/ha Vụ hè thu năng suất của tỉnh còn thấp, trung bình trong 5 năm qua chỉ đạt 47,4 tạ/ha, thấp hơn cả nước là 3,2 tạ/ha Thực tế, vụ hè thu vẫn là vụ bấp bênh bởi sản xuất lúa có thể bị ảnh hưởng trực tiếp của bão, lụt, đặc biệt đối với những vùng thấp trũng và thu hoạch muộn Vụ mùa được coi là vụ phụ ở Nghệ An dành cho vùng núi cao Vì điều kiện diễn biến của bão, lụt phức tạp và mức độ đầu tư thâm canh thấp nên năng suất lúa mùa thấp hơn so với cả nước khoảng 16 tạ/ha

Sản lượng: Sản lượng vụ xuân khá cao, trung bình đạt gần 600 nghìn

tấn/năm Vụ hè thu sản lượng tương đối ổn định đạt gần 300 nghìn tấn/năm Lúa

mùa sản lượng thấp, trung bình trong 5 năm đạt gần 130 nghìn tấn/năm

2.2.3.2 Cơ cấu giống lúa theo mùa vụ tại tỉnh Nghệ An

Bộ giống lúa tại Nghệ An rất đa dạng, vụ xuân hơn 20 giống lúa thuần và hơn 30 giống lúa lai, vụ hè thu – mùa gần 40 giống lúa thuần và trên 30 giống lúa lai (Bảng 2.4) Tuy nhiên, mỗi vùng chỉ lựa chọn 2 – 3 giống chủ lực cho mỗi vụ

Bảng 2.4 Cơ cấu các giống lúa chủ yếu theo mùa vụ năm 2017

của tỉnh Nghệ An

Mùa

vụ

Nhóm giống lúa Tên giống lúa thuần Tên giống lúa Lai

Xuân

Giống năng suất cao P6, Bắc thơm 9, HKT99, Gia

lộc 105, Thuần Việt 1, Vật tư

NA2, Thiên ưu 8, Hoa khôi 4,

GS 333, DT 68, KD đột biến

Hương ưu 98, Thịnh Dụ 11, D.ưu 6511, N

Ưu 89, Q ưu 1, Nhị ưu 838, Syn 6, Nhị ưu 86b, Hương ưu 3068, Phúc ưu 868, TH 3-3, Kim ưu 18, TH 3-5, LC270, Bio 404

Giống chất lượng gạo khá, tốt

BC 15, Bắc thơm 7, Hương

thơm 1, TBR225, SL9, DQ 11,

RVT, QR1, Bio404, VS 1, Nếp

97, Nếp 87, DT 52

Thái Xuyên 111, GS 9, 27P31, BTE 1, VT

404, Thụy Hương 308, Kinh sở ưu 1588, CNR 6206, PHB 71, Nghi Hương 305, Nghi hương 2308, Nam ưu 209, TEJ vàng

ưu 209, TEJ vàng, CNR6206, Nghi hương

305, Nhị ưu 86B, Nghi hương 2308, VT

404, GS9, Xuyên hương 178, Nam ưu 604,

S 9368, HKT 99, Thụy hương 308 Giống có thời gian sinh trưởng trên 110 ngày

DT52, BC15, Nếp 97, AC5 BTE 1 và CNR 36

Mùa Sông Lam 9, Nếp 97, NA2,

Khang Dân 18, NA6

Nhị ưu 986, BT-E1, Nhị Ưu 725, Bio404 Xuyên hương 178,

Nguồn: Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An (2017a, 2017b)

Vùng ngập lụt ở tỉnh Nghệ An nhất thiết phải cơ cấu và sử dụng giống lúa cực ngắn ngày trong vụ hè thu để thu hoạch sớm, tránh bão lụt Tuy nhiên, nhóm

giống lúa này không cơ cấu trong vụ xuân và vụ mùa mà chỉ sử dụng giống cực ngắn ngày trong trường hợp gieo cấy lại do mạ, lúa non chết vì rét đậm, rét hại đầu vụ xuân hoặc cho những vùng không chủ động nước ở đầu vụ mùa

Hiện nay, nhiều giống lúa sản xuất lâu năm đã có biểu hiện thoái hóa; một

số giống lúa mới được đưa có khả năng chịu rét, chống đổ kém; tính rụng hạt cao, làm ảnh hưởng đến sản xuất lúa Vì vậy, để nâng cao hiệu quả sản xuất lúa, tỉnh Nghệ An cần phải tiếp tục đẩy mạnh công tác khảo nghiệm, tuyển chọn những giống mới tốt và phù hợp với điều kiện địa phương

2.2.4 Kỹ thuật bón phân trong sản xuất lúa tại tỉnh Nghệ An

Tại Nghệ An hiện nay, người dân sử dụng lượng phân bón tương đối cao là: 148,8 kg N + 111 kg P2O5 + 104,1 kg K2O/ha (Trần Minh Doãn, 2016) Đối với ruộng bậc thang có thể dùng phân viên nén dúi sâu với lượng bón 280 - 380 kg/ha (Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An, 2013; Trịnh Xuân Dũng, 2015) Theo quy trình của Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An (2013), lượng phân bón cho lúa lai trong các mùa vụ khác nhau là: 10 tấn phân chuồng + 74 -

110 kg N + 64 - 80 kg P2O5 + 65 - 100 kg K2O + 500 kg vôi bột (làm nền), đối với lúa thuần được bón với lượng: 10 tấn phân chuồng + 64 - 100 kg N + 48 - 74

kg P2O5 + 60 - 65 kg K2O + 500 kg vôi bột (làm nền) Nếu bón phân hỗn hợp NPK thì lượng bón tương ứng là: 500 - 600 kg (5:10:3 hoặc 8:10:3) + 50 kg N +

60 kg K2O cho lúa lai và 400 – 500 kg + 35 kg N + 50 kg K2O cho lúa thuần Tuy nhiên, Trần Minh Doãn (2016) đã chỉ ra: Trong điều kiện khi đã bón đủ lượng phân bón cho 1 ha gồm: 10 tấn phân chuồng + 64 kg P2O5 + 78 kg K2O đối với lúa lai (hoặc 65 kg K2O đối với lúa thuần) + 500 kg vôi bột thì có thể giảm lượng đạm bón là 20 kg N/ha so với quy trình sản xuất lúa của Sở Nông nghiệp

và PTNT đã ban hành mà năng suất không giảm

Phương pháp bón phân ở Nghệ An trước đây là bón lót toàn bộ phân chuồng và phân lân, đạm 60% Số còn lại bón thúc sớm: lần thứ nhất là 8 – 10 ngày sau cấy, lần thứ 2 là trước trỗ 20 ngày Trong trường hợp lúa trỗ 5 - 7% có thể bón thêm 10 - 12 kg N thúc đẩy quá trình trỗ bông và tăng thêm tuổi thọ của

bộ lá, nhất là lá đòng (Trần Ngọc Cung và cs., 1985) Hiện nay, theo quy trình của Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Nghệ An (2013), phương pháp bón phân như sau: Bón lót toàn bộ phân chuồng + phân lân + 50 - 60% phân đạm Thúc lần 1 khi bắt đầu đẻ nhánh với 40 - 50% lượng đạm + 50% kali Thúc lần 2: Khi bắt

đầu phân hoá đòng bón số kali còn lại, nếu lúa xấu bón thêm 10 - 15 kg N/ha Nếu dùng phân hỗn hợp NPK: Bón lót 100% vôi bột khi cày bừa lần 1; tiếp bón lót 100% phân chuồng, 100% NPK Thúc lần 1 sau cấy khoảng 8 - 12 ngày đối với vụ hè thu và vụ mùa, 12 - 15 ngày đối với vụ xuân bón lượng đạm 70 - 80% + kali 40% Thúc lần 2, trước trỗ 20 - 25 ngày: 20-30% số đạm + 60% kali còn lại Tuy nhiên, theo Trần Minh Doãn (2016), để bón đạm đạt hiệu quả cao nhất, cần chia làm 3 thời kỳ như sau: 50% bón lót, 30% bón thúc đẻ nhánh và 20% bón đón nuôi đòng

2.3 CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH THÁI VÀ QUANG HỢP CỦA CÂY LÚA

2.3.1 Các kết quả nghiên cứu về đặc điểm sinh thái và mùa vụ của cây lúa

2.3.1.1 Ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh đến cây lúa

ngắn ngày cần tổng tích ôn thấp hơn các giống dài ngày (Trương Đích, 2009) Nhiệt độ tối thích cho cây lúa là từ 20 - 30 oC tùy giai đoạn sinh trưởng (Yoshida, 1985) Nhiệt độ thích hợp nhất cho cây lúa ở Việt Nam là từ 22 – 28 oC, nhiệt độ dưới 20 oC hoặc trên 30 oC kéo dài đều ảnh hưởng không tốt đến các quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa (Hoàng Minh Tấn và cs., 2006)

Khi nhiệt độ tăng cao làm giảm số hạt hoặc sự vận chuyển của các chất đồng hóa Nhiệt độ cao kéo dài gây ra sự đóng khí khổng, làm giảm tỉ lệ CO2/O2trong lá, dẫn đến sự ức chế quang hợp, giảm sinh khối và vòng đời của cây Đây

là những biểu hiện tổn thất năng suất đáng kể (Korres et al., 2017) Nhiệt độ ban

đêm tăng có thể làm giảm sự tăng trưởng và giảm năng suất của cây lúa, đặc biệt trong giai đoạn sinh trưởng sinh thực có thể làm 35,9% hạt thoái hóa

(Rebecca et al., 2015) Nhiệt độ cao (trên 35 0C) lúc trỗ gié và khoảng 9 ngày trước trỗ gié thì tổn hại lớn nhất đến sinh trưởng cây lúa (Yoshida, 1985) Nhiệt

độ cao tại giai đoạn nở hoa là nguyên nhân làm giảm sinh sản số hạt và thời gian sinh trưởng giai đoạn vào chắc nhưng không ảnh hưởng nhiều đến khối lượng

1.000 hạt (Shi et al., 2016)

Nhiệt độ thấp cũng ảnh hưởng nhiều đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa: Với ruộng mạ, nếu gặp rét ít thì đầu lá mạ sẽ bị vàng, nếu gặp rét nhiều thì cả cây có thể bị táp vàng, nếu gặp rét nặng có thể chết cả ruộng Khi nhiệt độ xuống thấp, sức đẻ nhánh của cây lúa cũng giảm xuống do sinh trưởng ngừng lại,

lúa có thể chuyển sang trỗ sớm, bông ngắn và lép nhiều (Bùi Huy Đáp, 1980) Theo Yoshida (1985) vào lúc phân bào giảm nhiễm, gặp nhiệt độ thấp dưới 20 oC

sẽ làm tăng tỷ lệ lép, tuy nhiên nếu nhiệt độ thấp (đến 12 0C) nhưng chỉ xẩy ra trong 2 ngày thì không bị lép, nếu kéo dài đến 6 ngày thì sẽ lép hoàn toàn Ngoài

ra, nhiệt độ thấp còn kéo dài tổng thời gian sinh trưởng cũng như từng giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực (Trương Đích, 2009)

Ánh sáng: Nguồn gốc của cây lúa là xuất phát từ vùng nhiệt đới là cây ưa

ánh sáng nên chế độ ánh sáng quan trọng với cây lúa Theo Trương Đích (2009), bức xạ mặt trời được coi là yếu tố khí tượng quan trọng nhất quyết định năng suất lúa, đặc biệt là giai đoạn hình thành sản lượng, kế đến là giai đoạn chín, còn giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng ảnh hưởng không đáng kể Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Đào Thế Tuấn (1979) khi cho rằng, cường độ ánh sáng khoảng 50 ngày cuối cùng của vụ lúa có ảnh hưởng đặc biệt quyết định tới năng suất của các giống lúa xuân

Cường độ ánh sáng có ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động quang hợp và tạo năng suất của cây lúa (Yoshida, 1985) Lúc cường độ ánh sáng giảm thì cả quang hợp giảm và hô hấp đều giảm nhưng hô hấp giảm ít hơn so với quang hợp (Đào Thế Tuấn, 1979) Ánh sáng buổi sáng và buổi chiều có ảnh hưởng khác nhau đến cây lúa Ánh sáng buổi sáng giúp cây lúa ra lá nhanh và nhiều hơn buổi chiều, ánh sáng buổi chiều làm cho những lá đầu dài hơn, ánh sáng buổi sáng làm cho những lá cuối dài hơn Năng suất lúa mùa khô hầu như cao hơn mùa mưa chính

là nhờ mùa khô tuy ngày ngắn nhưng có số giờ buổi sáng nhiều hơn trong ngày

so với mùa mưa (Bùi Huy Đáp, 1980)

Cường độ ánh sáng thuận lợi cho hoạt động quang hợp của cây lúa khoảng

250 - 400 calo/cm2/ngày Một số giống lúa có phản ứng chặt chẽ với quang chu

kỳ, nhất là các giống lúa dài ngày của địa phương (Yoshida, 1985) Các giống lúa nhiệt đới mẫn cảm với nhiệt độ hơn là quang chu kỳ Các giống lúa ngắn ngày có phản ứng yếu hoặc không phản ứng với quang chu kỳ nên có thể gieo trồng nhiều

vụ trong một năm (Đào Thế Tuấn, 1979)

Nước: Là yếu tố hàng đầu cho cây lúa nước Để tạo ra 1 kg thóc thì trong

vụ xuân cần 1,547 m3 nước và lúa mùa cần 0,876 m3 nước (Trần Tiến Đạt, 2014) Lượng nước tưới toàn vụ ở các công thức tưới khô kiệt, khô vừa và truyền thống lần lượt là 2.496 m3/ha; 2825 m3/ha và 3.108 m3/ha thì cho năng suất tương ứng

là 42,5 tạ/ha; 46,1 tạ/ha và 37,0 tạ/ha Điều này chứng tỏ, cây lúa cần 1 lượng

nước nhất định, nếu lượng nước quá nhiều có thể suy giảm năng suất (Lê Xuân Quang, 2016) Ngoài ra, chế độ tưới nước ảnh hưởng rõ rệt đến sinh trưởng và cấu trúc của bộ rễ lúa như số lượng rễ, đường kính rễ, khối lượng rễ và chiều dài

rễ lúa Các công thức có chế độ tưới nước ít hơn thì khối lượng rễ ở tầng từ

15 - 25 cm nhiều hơn (Đặng Hoàng Hà và Hoàng Văn Phụ, 2016)

Nhu cầu về nước của cây lúa có sự khác nhau giữa các giai đoạn trong quá trình sinh trưởng phát triển (Bùi Huy Đáp, 1980) Hạt thóc nẩy mầm không cần nhiều nước, nếu thừa nước thì quá trình nẩy mầm sẽ kém, hạt giống có thể chết vì thiếu dưỡng khí Giai đoạn mạ nếu nước ngập sâu, mạ sẽ bị lướt cây và cây mạ yếu (Nguyễn Văn Hoan, 2006) Ở thời kỳ đẻ nhánh, nhu cầu về nước cao hơn, vì đây là giai đoạn mà cây lúa sinh trưởng mạnh, tạo ra nhiều thân lá Giai đoạn này ruộng cần để ngập nước vừa phải nhằm bảo đảm quá trình đẻ nhánh diễn ra thuận lợi (Bùi Huy Đáp, 1980) Thiếu nước vào thời kỳ 3 - 11 ngày trước trỗ thì tỷ lệ lép cao, giảm năng suất khoảng 60 - 70% (Trương Đích, 2009)

2.3.1.2 Ảnh hưởng của mùa vụ đến cây lúa

Trong vụ hè thu, yếu tố kém thuận lợi không phải là đất đai, mà là thời tiết lúc trỗ, nước lũ trên ruộng lúc phân bào giảm nhiễm lúc trỗ (Nguyễn Thị Lang và cs., 2007) Tuy nhiên, theo Nguyễn Đình Hương (2016), tại Nghệ An trong vụ hè thu, yếu tố có thể làm giảm năng suất là hạn hán đầu vụ, nắng mưa xen kẽ dễ dẫn đến sâu bệnh bùng phát, mưa lúc trỗ làm giảm năng suất và ngập lụt cuối vụ gây cản trở cho việc thu hoạch

Ở vụ đông xuân, nhiệt độ đầu vụ thấp nên quá trình sinh trưởng sinh dưỡng

bị kéo dài, do đó thời gian sinh trưởng dài hơn vụ mùa (Bùi Huy Đáp, 1980) Nguyễn Thế Hùng và cs (2008) chỉ ra rằng, thời gian sinh trưởng của một số dòng, giống lúa nhập nội từ Nhật Bản trong vụ xuân dài hơn vụ mùa từ 9 - 18 ngày Tương tự, Đỗ Thị Hường và cs (2014b) cho rằng, thời gian sinh trưởng của các dòng lúa ngắn ngày và giống đối chứng KD18 trong vụ xuân dài hơn vụ mùa từ 12 - 15 ngày ở cả Hà Nội và Thái Nguyên Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thanh Tùng và cs (2013) cũng cho rằng, thời gian sinh trưởng của các giống lúa trong vụ xuân dài hơn vụ mùa từ 12 - 14 ngày

Mỗi một mùa vụ đều có những ưu và nhược điểm, thuận lợi hoặc khó khăn cho sinh trưởng, phát triển của cây lúa Theo Phạm Văn Cường và cs (2007), giá trị ưu thế lai về số bông/khóm ở vụ mùa (2,16 - 10,81%) cao hơn so với vụ xuân

(- 47,16 đến - 20,74%) Tuy nhiên, ánh sáng mạnh ở thời kỳ sau trỗ đã làm tăng

tỷ lệ hạt chắc cho vụ xuân cao hơn so với vụ mùa Một nghiên cứu khác của tác giả Phạm Văn Cường và cs (2010) cho thấy: ở giai đoạn đẻ nhánh hữu hiệu, các

tổ hợp F1 đều cho ưu thế lai thực về diện tích lá, chất khô tích lũy và tốc độ tích lũy chất khô ở vụ xuân cao hơn so với vụ mùa Tuy nhiên, tất cả các tổ hợp lúa lai đều cho ưu thế lai dương về năng suất tích lũy do sinh trưởng mạnh ở giai đoạn đầu và thời gian sinh trưởng ngắn hơn, giá trị ưu thế lai về chỉ tiêu này ở vụ mùa cao hơn so với vụ xuân Đỗ Thị Hường và cs (2014b) cho rằng: Điều kiện môi trường chỉ ảnh hưởng đến tỷ lệ hạt chắc và chỉ số thu hoạch trong vụ xuân nhưng đã hạn chế đến các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất tích lũy, chất khô tích lũy và chỉ số thu hoạch trong vụ mùa

Năng suất lúa có thể không phụ thuộc thời vụ mà phụ thuộc đặc tính của giống Theo Lê Văn Vĩnh và Phạm Thế Cường (2014), cả 15 dòng/giống đều cho năng suất thực thu ở vụ xuân cao hơn vụ mùa, chẳng hạn như: Giống AS6 vụ xuân đạt 71,08 tạ/ha, vụ mùa đạt 63,43 tạ/ha (năm 2012) và 60,19 tạ/ha (năm 2013); Giống SH4 vụ xuân đạt 65,33 tạ/ha, vụ mùa 53,7 tạ/ha (năm 2012) và 48,43 tạ/ha (năm 2013) Tuy nhiên, nghiên cứu của Nguyễn Thế Hùng và cs (2008) cho thấy, năng suất thực thu của dòng DH50 và giống đối chứng KD18 trong vụ mùa đạt cao hơn vụ xuân ở mức tin cậy 95%

2.3.2 Đặc điểm quang hợp của cây lúa

2.3.2.1 Mối quan hệ giữa cường độ quang hợp lá với năng suất lúa

Cường độ quang hợp của cây lúa được tính bằng lượng CO2 mà đơn vị lá hấp thụ được trong một đơn vị thời gian, đơn vị của cường độ quang hợp là

mg CO2/dm2 lá/giờ hay µmol CO2/m2 lá/giây Theo Phạm Văn Cường và Hoàng Tùng (2005), Đỗ Thị Hường và cs (2013), Tăng Thị Hạnh và cs (2014) trong quá trình sinh trưởng của cây lúa, cường độ quang hợp thường đạt cao ở thời kỳ

đẻ nhánh (20 – 30 µmol CO2/m2 lá/giây), sau đó giảm dần ở thời kỳ trỗ (15 – 20 µmol CO2/m2 lá/giây) và ở giai đoạn chín sáp (5 – 15 µmol CO2/m2 lá/giây) Tuy cường độ quang hợp đạt cao ở thời kỳ đầu của quá trình sinh trưởng và giảm dần

về cuối giai đoạn thu hoạch nhưng theo Muratay (1976), Yoshida (1985) , Wang and Peng (2017) thì chỉ quang hợp ở giai đoạn trước trỗ và giai đoạn sau trỗ quyết định đến năng suất, trong đó quang hợp thời kỳ sau trỗ đóng góp hơn 70% vào việc tạo năng suất (Phạm Văn Cường, 2016) Tuy nhiên, một số nghiên cứu khác lại cho rằng, quang hợp ở giai đoạn trước trỗ không ảnh hưởng đến năng

suất mà chỉ cường độ quang hợp từ thời kỳ trỗ đến chín quyết định năng suất hạt

(Tăng Thị Hạnh và cs., 2012; Hamaoka et al., 2012; Liu and Li, 2016) Các

giống lúa thuần cải tiến ngắn ngày có thời gian sinh trưởng dinh dưỡng bị rút ngắn nhưng lại có số hạt trên bông nhiều, vì vậy năng suất hạt phần lớn được đóng góp bởi lượng sản phẩm quang hợp trực tiếp ở giai đoạn sau trỗ (Đỗ Thị Hường và cs., 2013; Tăng Thị Hạnh và cs., 2014)

2.3.2.2 Các yếu tố sinh lý liên quan đến quang hợp lá

Hàm lượng diệp lục trong lá: Diệp lục (chlorophyll) được tổng hợp từ

axit sucxini và glyxin qua nhiều giai đoạn phức tạp Diệp lục có ý nghĩa quan trọng trong hấp thu ánh sáng, di trú năng lượng vào trung tâm phản ứng và tham gia biến đổi năng lượng ánh sáng (quang năng) thành năng lượng hóa học tại trung tâm phản ứng (Hoàng Minh Tấn và cs., 2006) Hàm lượng diệp lục trong lá cây có vai trò quan trọng cho quá trình quang hợp, các thời kỳ sinh trưởng của cây trồng, chống chịu điều kiện bất thuận về dinh dưỡng cũng như là chỉ thị cho

việc ước lượng, đánh giá năng suất (Abhilash et al., 2014) Trong điều kiện

cường độ ánh sáng cao, việc giảm hàm lượng diệp lục sẽ có lợi cho quang hợp

(Gu et al., 2012)

Nhiều công trình nghiên cứu khẳng định hàm lượng diệp lục tương quan với cường độ quang hợp: Ở lá đòng của giống Việt lai 20, hàm lượng diệp lục cao có khả năng cho tiềm năng quang hợp cao trong giai đọan chín (Tang Thi

Hanh et al., 2009) Theo Phạm Văn Cường và Hoàng Tùng (2005), hàm lượng

diệp lục tại các giống lúa Việt Lai 20, TH2-1, TH3-3 tương quan thuận với cường độ quang hợp với hệ số tương quan r = 0,79 Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho rằng, ảnh hưởng của chlorophyll đến quang hợp là không thật rõ ràng

Hamaoka et al (2012) đã khẳng định, khả năng quang hợp cao trong lá đòng của

giống Việt Lai 45 không do từ hàm lượng cholorophyll, mà từ độ dẫn khí khổng

Còn theo Tang Thi Hanh et al (2008), hàm lượng chlorophyll không tương quan

với cường độ quang hợp

Hàm lượng ni tơ trong lá: Ni tơ là thành phần của protein cấu trúc của

nguyên sinh chất, lục lạp và protein enzim nên có liên quan đến hoạt động quang hợp của lá (Yoshida, 1985; Hoàng Minh Tấn và cs., 2006) Để đạt được quang hợp đầy đủ trong chu trình quang hợp C3 cần phân phối 25% hàm lượng đạm

trong lá đến rubisco (Parry et al., 2013) Mật độ trồng hầu như không ảnh hưởng đến hàm lượng đạm trong lá (Kobayasi et al., 2001) Trong điều kiện bón đạm

thấp thì hàm lượng đạm trong lá cao giúp duy trì khả năng quang hợp (Tang Thi

Hanh et al., 2008)

Nhiều nghiên cứu đã khẳng định hàm lượng đạm trong lá có tương quan chặt với cường độ quang hợp (Tăng Thị Hạnh và cs., 2013a; Makino, 2011; Yoshida, 1985) Kết quả nghiên cứu của Liu and Li (2016) đã chỉ ra, hàm lượng đạm trong lá có tương quan thuận và chặt với cường độ quang hợp (hệ số tương quan r = 0,77); Tương tự, Tăng Thị Hạnh và cs (2014) cho rằng, cường độ quang hợp tương quan thuận và chặt với hàm lượng đạm trong lá với hệ số tương quan chung đối với cả 2 dòng/giống (DCG66 và KD18) và cả hai mức đạm bón (N1 - 0,5 g/chậu và N2 - 1,0 g/chậu) là r = 0,71 ở giai đoạn đẻ nhánh và r = 0,75 ở giai đoạn chín sáp Tuy nhiên, trong mỗi điều kiện bón đạm cụ thể (điều kiện thiếu đạm hoặc thừa đạm) hàm lượng đạm trong lá không tương quan với cường độ

quang hợp (Hamaoka et al., 2012; Liu and Li, 2016)

Hàm lượng enzym Rubisco: Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase

(Rubisco) bắt đầu quang hợp trong chu trình C3 bằng cách xúc tác carboxyl hóa ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) tạo thành axit 3-phosphoglyceric (PGA), đây

là một trong những quy trình hạn chế cường độ quang hợp trong chu trình C3 (Hoàng Minh Tấn và cs., 2006) Để đạt được quang hợp đầy đủ, các quá trình C3 phân phối đến 50% lượng protein hòa tan trong lá hoặc 25% lượng đạm lá đến

Rubisco (Parry et al., 2013) Theo Liu and Li (2016), Rubisco làm tăng sự

khuếch tán CO2 và do đó quang hợp ở lá không cần thêm đạm, hoạt động của Rubisco rất chậm và có thể chỉ có đạt đến 25% tiềm năng của nó Theo Makino

et al (2000), số lượng Rubisco trong 1 lá từ 30 - 55% là đủ để cho tốc đô ̣ bão

hòa ánh sáng của quá trình quang hợp

Rubisco có vai trò quan trọng với quang hợp, tương quan với cường độ quang hợp Cường độ quang hợp tương quan thuận và chặt với hàm lượng Rubisco ở cả giống Việt Lai 20 và R20 trong cả điều kiện thiếu đạm và đủ đạm

(Tang Thi Hanh et al., 2008) Khả năng quang hợp trong lá đòng của giống Việt

Lai 45 cao hơn bố mẹ có thể là vì tỷ lệ của Protein Rubisco trên hàm lượng Protein hòa tan hoặc 1 hoạt động đặc trưng của Rubisco trong con lai cao hơn bố

mẹ chúng (Hamaoka et al., 2012)

Ví trí và hình thái của lá: Quang hợp của 3 lá trên cùng có vai trò quan

trọng quyết định đến lượng dinh dưỡng dự trữ vào hạt thời kỳ chín, sản phẩm của

3 lá này đóng góp khoảng 60 – 70% năng suất hạt (Đào Thế Tuấn, 1979) Trong

đó, lá đòng có vai trò quyết định đến khả năng quang hợp (Hamaoka et al.,

2012), việc cắt lá đòng ở thời kỳ sau trỗ đã làm giảm cường độ quang hợp nên giảm khả năng tích lũy chất khô ở 3 tuần sau trỗ ở con lai Việt Lai 50 và bố mẹ chúng là từ 16 – 29% so với không cắt lá đòng (Tăng Thị Hạnh và cs., 2012) Sự

đóng góp cho quang hợp của lá thứ 2 là khá lớn (Ishimaru et al., 2004) trong khi Tsuno et al (1975) cho rằng bẹ lá và bông rất nhỏ (5 – 8%) và có thể coi như

không quang hợp (dẫn theo Đào Thế Tuấn, 1979)

Chỉ số diện tích lá cao là rất cần thiết để nhận được nhiều ánh sáng mặt trời Tuy nhiên, hướng lá mới là yếu tố quyết định môi trường ánh sáng trong tán Lá đứng cho phép ánh sáng đâm xuyên sâu hơn và đón nhận được ánh sáng ở cường

độ ánh sáng thấp hơn so với lá rủ (Yoshida, 1985) Hơn nữa, những ruộng lúa có

lá thẳng, các đầu lá dưới vẫn có thể nhận được nhiều ánh sáng hơn phần gốc của

lá đòng (Đào Thế Tuấn, 1979)

Chỉ số độ dày lá có tương quan nghịch ở mức không ý nghĩa với cường độ quang hợp ở cả thời kỳ đẻ nhánh hữu hiệu, trỗ bông và chín sáp (Cuong Van

Pham et al., 2004) Tuy nhiên, nhờ chỉ số độ dày lá cao nên tính năng chặn ánh

sáng tốt hơn trong Việt Lai 45 có thể dẫn đến quang hợp tốt hơn và sản xuất chất

khô cao hơn bố mẹ chúng (Hamaoka et al., 2012)

và H2O nên ngay khi cắt lá lúa thì làm giảm mạnh chỉ tiêu này (Chang et al.,

2017) Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra, độ dẫn khí khổng tương quan thuận và chặt với cường độ quang hợp: Trong điều kiện độ ẩm tốt, độ dẫn khí khổng quyết định

chính đến cường độ quang hợp của cây lúa (Kusumi et al., 2012) Kết quả nghiên cứu của Ding et al (2014) cho thấy, cường độ quang hợp tương quan với độ dẫn

khí khổng trong quần thể A và B với hệ số tương quan r = 0,81 và 0,69 Haritha

et al (2017) cũng chỉ ra rằng, cường độ quang hợp của 40 dòng chuyển gen ổn

định (ILs) BC3F8 ở giai đoạn trỗ tương quan chặt với độ dẫn khí khổng Tương

tự, Tăng Thị Hạnh và cs (2014) cũng cho rằng, độ dẫn khí không có tương quan thuận và chặt với cường độ quang hợp của hai dòng/giống (DCG66 và KD18) trên cả hai mức đạm bón (0,5 và 1,0 g N/chậu) với hệ số tương quan chung là

r = 0,80 ở giai đoạn đẻ nhánh và r = 0,78 ở giai đoạn chín sáp

CO2 xâm nhập vào lá để cung cấp cho quá trình quang hợp (Hoàng Minh Tấn và cs., 2006) Theo nhiều kết quả nghiên cứu, cường độ thoát hơi nước tương quan