Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa chịu hạn và lượng giống gieo sạ cho giống lúa chịu hạn mới tại bình định

Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối ổn định trong điều kiện khô hạn được gọi là cây chịu hạn và khả năng của thực vật có thể giảm thiểu mức độ t

LỜI CAM ĐOAN

- Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

- Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc

Huế, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Đàm Mạnh Hùng

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến thầy giáo hướng dẫn đãtận tình giúp đỡ tôi trong việc định hướng đề tài cũng như trong suốt quá trình thực

hiện và hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến lãnh đạo Viện khoa họcNông nghiệp duyên hải Nam trung bộ và cán bộ, nhân viên Bộ Môn cây lương thực,

Viện khoa học Nông nghiệp duyên hải Nam trung bộ điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi

trong suốt thời gian thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo trong Phòng Sau đại học,Trường Đại học Nông Lâm Huế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt

thời gian học tập và thực hiện đề tài này

Qua đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn

bè, là những người luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp

Huế, ngày tháng năm 2015

Tác giả luận văn

Đàm Mạnh Hùng

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC BẢNG vii

DANH MỤC HÌNH viii

MỞ ĐẦU 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 2

2.1 Mục đích của đề tài 2

2.2 Yêu cầu của đề tài 2

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài 3

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài 3

4 ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

4.1 Đối tượng 3

4.2 Phạm vi nghiên cứu 3

4.3 Nội dung nghiên cứu: 3

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1.1 Khái niệm về lúa cạn và lúa chịu hạn 4

1.1.2 Khái niệm về hạn và phân loại hạn 5

1.1.3 Khái niệm về tính chống, né (trốn), tránh, chịu hạn, khả năng phục hồi sau hạn và các cơ chế của chúng 7

1.1.4 Bản chất của tính chống chịu hạn 9

1.1.5 Ảnh hưởng của hạn tới sản xuất nông nghiệp và biện pháp khắc phục nâng cao tính chống chịu hạn 10

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 12

1.2.1 Tính cấp thiết của việc nghiên cứu và phát triển lúa chịu hạn 12

1.2.2 Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa cạn, lúa chịu hạn 13

1.2.3 Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trên thế giới 14

1.2.4 Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trong nước 21

Chương 2 MỤC TIÊU,NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 28

2.2 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM 28

2.2.1 Thời gian thí nghiệm 28

2.2.2 Địa điểm thí nghiệm 28

2.2.3 Điều kiện tự nhiên 28

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 28

2.4 VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 28

2.5 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 30

2.5.1 Bố trí thí nghiệm 30

2.5.2 Quy trình kỹ thuật áp dụng 30

2.6 CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI 31

2.6.1 Đặt điểm sinh nông học 32

2.6.2 Thời gian sinh trưởng 32

2.6.3 Một số chỉ tiêu về sinh trưởng phát triển 33

2.6.4 Một số chỉ tiêu về yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 33

2.6.5 Một số chỉ tiêu về khả năng chống chịu sâu bệnh hại 33

2.6.6 Khả năng chịu hạn của giống tham gia thí nghiệm so sánh. 36

2.6.7 Đánh giá về phẩm chất 37

2.6.8 Phân tích hệ số tương quan giữa năng suất với một số tính trạng liên quan đến năng suất. 38

2.6.9 Mức độ biến động của một số tính trạng nghiên cứu Cv%, độ tin cậy LSD(0,05) 38 2.6.10 Hiệu quả kinh tế 38

2.6.11 Điều kiện thời tiết, khí hậu trong vụ Hè Thu 2014 38

2.6.12 Tình hình thời tiết, khí hậu vụ Đông xuân 2014- 2015 39

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÍ NGHIỆM VỤ HÈ THU NĂM 2014: 41

3.1.1 Động thái và tốc độ tăng trưởng chiều cao cây 41

3.1.2 Một số đặc tính nông học của các dòng, giống thí nghiệm: 46

3.1.3 Khả năng chống chịu sâu bệnh: 51

3.1.4 Đánh giá khả năng chịu hạn của giống tham gia thí nhiệm: 53

3.1.5 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: 55

3.1.6 Tương quan năng suất với các tính trạng cơ bản của các giống lúa thí nghiệm 60

3.1.7 Các chỉ tiêu về phẩm chất của các giống lúa thí nghiệm 65

3.1.8 Kết quả tuyển chọn các giống lúa có triển vọng 69

3.2 THÍ NGHIỆM VỀ MẬT ĐỘ 71

3.2.1 Một số chỉ tiêu về cây lúa con 71

3.2.2 Đặc tính nông học của các giống thí nghiêm. 72

3.2.3 Khả năng chống chịu sau bệnh: 73

3.2.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất: 74

3.2.5 Tương quan năng suất với các tính trạng cơ bản ở các công thức khác nhau 75

3.2.6 Hiệu quả kinh tế 78

Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 80

4.1 KẾT LUẬN: 80

4.1.1 Về thời gian sinh trưởng và chiều cao cây: 80

4.1.2 Về một số đặc tính nông học: 80

4.1.3 Về khả năng chống chịu sâu bệnh hại và ngoại cảnh bất lợi: 80

4.1.4 Về khả năng chịu hạn: 80

4.1.5 Về năng suất: 80

4.1.6 Về chất lượng gạo của các giống: 81

4.1.7 Về thời gian sinh trưởng: 81

4.1.8 Về khả năng chống chịu sâu bệnh hại và ngoại cảnh bất lợi: 81

4.1.9 Về năng suất: 81

4.2 KIẾN NGHỊ: 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

Bộ NN và PTNT : Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thônCCCC

CCCTCSCTVĐ/CFAOKLIRRIQCVNNSLTNSTTTCNTGSTWMO

: Chiều cao cuối cùng: cuối cùng

: Công thức

: Cộng sự: Cộng tác viên

: Đối chứng

: Tổ chức lương thực thế giới: Khối lượng

: Viện nghiên cứu lúa Quốc Tế: Quy chuẩn Việt Nam

: Năng suất lý thuyết

: Năng suất thực thu

: Tiêu chuẩn ngành

: Thời gian sinh trưởng

: Tổ chức khí tượng thế giới

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới từ năm 2003-2013 16

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất lúa các khu vực trên thế giới năm 2013 16

Bảng 2.1: Danh sách và nguồn gốc các giống lúa tham gia thí nghiệm 29

Bảng 2.2: Tình hình thời tiết, khí hậu vụ Hè Thu năm 2014 39

Bảng 2.3 Tình hình thời tiết, khí hậu vụ Đông xuân 2014- 2015 40

Bảng 3.1: Động thái tăng trưởng chiều cao của giống 43

Bảng 3.2 Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống lúa thí nghiệm 45

Bảng 3.3: Một số đặt tính nông học.của các giống lúa 49

Bảng 3.4: Khả năng chống chịu sâu bệnh và thời tiết bất lợi khác. 52

Bảng 3.5 Đánh giá khả năng chịu hạn của giống tham gia thí nghiệm 54

Bảng 3.6 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất. 58

Bảng 3.7 Tương quan (r) giữa năng suất với các tính trạng chủ yếu của các giống lúa 61 Bảng 3.8: Một số chỉ tiêu về phẩm chất của các giống lúa thí nghiệm 68

Bảng 3.9 Kết quả tuyển chọn các dòng chịu hạn triển vọng 70

Bảng 3.10: Một số chỉ tiêu về cây lúa con của giống lúa tuyển chọn qua các công thức 71 Bảng 3.11 Một số đặt tính nông học của giống 72

Bảng 3.12: Mức độ nhiểm sâu, bệnh và điều kiện bất lợi khác. 73

Bảng 3.13: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất. 74

Bảng 3.14: Tương quan năng suất với các tính trạng chủ yếu của các giống lúa thí nghiệm 77

Bảng 3.15: Hiệu qủa kinh tế: 79

DANH MỤC HÌNH

Hình 3.1 Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm 44

Hình 3.2 Biểu đồ về thời gian sinh trưởng ảnh hưởng đến chiều cao cây của các giống 50 Hình 3.3 Tương quan chiều cao cây và năng suất ở các giống thí nghiệm. 63

Hình 3.4.Tương quan số bông/m2 với năng suất ở các giống thí nghiệm. 64

Hình 3.5 Tương quan số hạt chắc/bông với năng suất ở các giống thí nghiệm. 65

Hình 3.6 Tương quan chiều cao cây với năng suất ở các mật độ thí nghiệm. 76

Hình 3.7 Tương quan Số bông /CT 2 với năng suất ở các mật độ thí nghiệm. 77

Hình 3.8 Tương quan số hạt chắt/bông với năng suất ở các mật độ thí nghiệm. 78

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Việc đối phó với những trận hạn hán thường xuyên, đã trở thành một phần trongcuộc sống của hàng triệu người dân nghèo ở các vùng nông thôn châu Á Năm 2004,

một trận hạn hán khắc nghiệt tại nhiều nơi thuộc châu Á đã không chỉ dẫn đến những

thiệt hại về nông nghiệp trị giá đến hàng trăm triệu đôla, mà còn đẩy hàng triệu người

lâm vào cảnh đói nghèo Mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 đến

3 lần so với 30 năm trước đây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên

ở mức rất nhỏ, bởi vì sử dụng giống lúa cải tiến ở những vùng này rất khó khăn do

môi trường không đồng nhất và biến động, hơn nữa tạo giống chịu hạn thích nghi cho

điều kiện khó khăn này còn rất hạn chế

Hiện nay, nhu cầu lúa gạo cho con người ngày một tăng, theo dự báo của tổchức FAO cho những năm 1990 - 2025 thì lúa gạo sản xuất phải tăng mỗi năm 21% là

cần thiết để bảo hộ cho sự tăng dân số 1,7% mỗi năm Nhưng trong 130 triệu ha đất

trồng lúa hiện nay, có khoảng 20% diện tích đang canh tác trong điều kiện khô hạn

hoặc phụ thuộc vào nước mưa tự nhiên Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông

nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần đây Khô hạn

sẽ là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng đến an toàn lương thực của thế giới Tài

nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là vô tận, bên cạnh đó là áp lực dân

số kèm theo sự phát triển đô thị, sự kiện ấy sẽ làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân

sinh và cho phát triển công nghiệp Do đó, sự khan hiếm nước phục vụ nông nghiệp là

vấn đề đang được dự báo rất cấp thiết trên quy mô toàn cầu Hạn hán được xem như là

một trong những hậu quả nghiêm trọng do sự suy giảm của nguồn nước Với tầm quan

trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên trong đầu tư nghiên cứu tính

chống chịu khô hạn trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng trên toàn thế giới

Việt Nam là một nước đang phát triển, sản xuất nông nghiệp còn chiếm một tỷtrọng lớn trong nền kinh tế quốc dân Đất đồi núi chiếm 3/4 diện tích lãnh thổ, ở những

vùng đồi núi đất nông nghiệp chủ yếu là đất dốc, kém màu mỡ và chưa có hệ thống

tưới tiêu chủ động, canh tác lúa và cây lương thực khác chủ yếu nhờ nước trời Do vậy

cây trồng ở những vùng này cho năng suất thấp và bấp bênh Hiện trạng cân đối lương

thực trong cả nước và nhất là giữa miền xuôi và miền núi, sự đảm bảo ổn định lương

thực cho vùng sâu, vùng xa, vùng trồng cây công nghiệp vẫn là vấn đề lớn giúp cho sự

ổn định về kinh tế và canh tác định cư ở các vùng này

Vấn đề cải tiến giống và kỹ thuật canh tác đã và đang được đặt ra, việc sử dụnggiống lúa có khả năng thích nghi và chống chịu cao là một biện pháp tiết kiệm chi phí

hữu hiệu nhất Chính vì vậy, để nâng cao và ổn định sản lượng lúa trong điều kiện khô

hạn, nhằm làm giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra, việc xác định và chọn tạo ra các

giống lúa cải tiến có khả năng chịu hạn đã trở thành một trong những vấn đề cấp thiết

hiện nay Mặt khác, tuyển chon tạo ra những giống lúa chịu hạn cũng là việc làm cần

thiết cho cả những vùng trồng lúa có đủ điều kiện thủy lợi bởi vì tình trạng thiếu nước

có thể xảy ra ở hầu hết các vùng trồng lúa, theo thống kê có tới 90% diện tích trồng lúa

trên thế giới chịu ảnh hưởng của khô hạn trong vài giai đoạn sinh trưởng

Bên cạnh đó, nhằm khắc phục một số hạn chế của các giống lúa cạn địa phươngnhư thời gian sinh trưởng dài chỉ trồng được một vụ (mùa mưa), độ thuần không cao,

chịu thâm canh kém và khả năng chịu hạn cũng khác nhau thì việc tuyển chọn và hoàn

thiện biện pháp kỹ thuật cho giống lúa chịu hạn mới sẽ mang lại hiệu quả cao cho các

vùng thường xuyên bị hạn

Hiện nay biến đổi khí hậu đã và đang là mối quan tâm chung của tất cả cácnước trên thế giới Đối với vùng Nam Trung bộ và Tây Nguyên, hạn hán hầu như

thường xuyên xảy ra gây mất ổn định trong sản xuất, ảnh hưởng lớn đến đời sống của

nhân dân Việc chống hạn thường gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn nước, các hồ

chứa nước thượng nguồn cũng bị cạn kiệt Bởi vậy, việc nghiên cứu chọn tạo các

giống lúa có khả năng chịu hạn tốt để phát triển vào sản xuất là một trong những giải

2.2 Yêu cầu của đề tài

- Thí nghiệm so sánh các dòng lúa triển vọng của tập đoàn giống lúa chịu hạn mới và tuyển chọn một giống có triển vọng để đưa vào sản xuất

- Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật: lượng giống gieo sạ thích hợp cho giống lúa chịu hạn mới tại Bình Định

- Đánh giá đặc điểm nông, sinh học và khả năng chống chịu sâu bệnh của cácdòng chịu hạn để xác định các dòng chịu hạn có đặc điểm tốt cung cấp cho chương

trình chọn giống lúa chịu hạn

3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

3.1 Ý nghĩa khoa học của đề tài

Lúa là cây tự thụ phấn, quần thể luôn luôn đồng nhất về kiểu gen và kiểu hình;

tính ổn định về độ đồng đều của quần thể khá cao so với các cây giao phấn Các giống

lúa chất lượng cao thường có năng suất thấp hơn, sâu bệnh thường nhiều hơn các

giống lúa chất lượng không cao Việc nghiên cứu và tuyển chọn các giống lúa mới chịu

hạn hiện nay đang được đặt ra giải quyết Nó phù hợp với tình hình biến đổi khí hậu

hiện nay, với xu hướng ngày càng rõ ràng khi các tỉnh Duyên hải miền Trung và Tây

Nguyên đang phải đối mặt với tình trạng thiếu nước sản xuất trong vụ Hè Thu, vụ Mùa

năm 2015 và trong tương lai

3.2 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

- Đánh giá và tuyển chọn một giống lúa mới có khả năng chịu hạn tốt và có năng suất, chất lượng khá

- Góp phần giảm áp lực nước tưới cho sản xuất lúa nước của tỉnh Bình Định

4. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI NGHIÊN CỨU

4.1 Đối tượng

Tiến hành thí nghiệm so sánh 20 dòng và 1 giống lúa chịu hạn có triển vọng chonăng suất ổn định, chống chịu sâu bệnh hại và điều kiện ngoại cảnh bất lợi, có thời

gian sinh dưới 100 ngày và có chất lượng khá phù hợp với điều kiện canh tác tại Bình

Định Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật lượng giống thích hợp cho giống lúa chịu hạn

mới chọn trong 20 dòng

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm so sánh bộ dòng lúa chịu hạn (Gồm 20 dòng và 1

giống đối chứng gồm các: DH 08; DH 11; DH 12; DH 13; DH 14; DH 15; DH 16; DH

17; DH 26; DH 34; DH 36; DH 39; DH 40; DH 69; DH 71; DH 116; D761; D768; D

777; D 800; CH 208 đối chứng) Sản xuất trong vụ Hè Thu 2014

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu lượng giống gieo thích hợp cho giống lúa chịu hạn mới Với các công thức sau: CT1: 110 kg; CT2 (đối chứng): 140 kg; CT3: 170 kg và

CT4: 200 kg Sản xuất trong vụ Đông Xuân 2014 - 2015

4.3 Nội dung nghiên cứu:

- Đánh giá về đặc điểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của 20 dòng và 1 giống lúa chịu hạn

- Đánh giá khả năng chống chịu điều kiện hạn hán bất thuận

-Xác định lượng giống gieo sạ thích hợp cho giống lúa chịu hạn mới tại Bình Định

Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI

Trong công tác chọn tạo giống cây trồng và vật nuôi nói chung cũng như chọntạo giống lúa nói riêng, mục tiêu của nhà tạo giống là khai thác tính đa dạng di truyền

hay những biến dị có lợi của nguồn gen hiện có (R.W.Allard, 1960) [51] Tính đa dạng

di truyền của sinh vật vốn có trong thiên nhiên hoặc được tạo mới bằng các phương

pháp nhân tạo Ở cây lúa là một tập hợp nguồn gen quý tương ứng với nhiều hệ sinh

thái lúa khác nhau và hình thành hệ sinh thái lúa cạn, lúa nước sâu, lúa nổi, lúa mặn,

Dựa vào đặc điểm tính biến dị và di truyền này mà con người không ngừng thành công

trong công tác lai tạo và chọn lọc giống cây trồng, nhiều kiểu gen mới cho năng suất

cao, chống chịu tốt và phẩm chất tốt được chọn tạo, nổi bật là công tác lai tạo phối kết

hợp gen về tính chống chịu hạn đã thành công trong việc tạo ra nhiều giống lúa chống

chịu hạn tốt và cho năng suất cao Để nghiên cứu vấn đề này những khái niệm sau đây

cần được quan tâm:

1.1.1 Khái niệm về lúa cạn và lúa chịu hạn

Hiện nay có nhiều định nghĩa của các nhà khoa học về cây lúa cạn, lúa chịu hạn

Chang T.T và Bardenas (1865) [55] hay Surajit K De Datta (1975) [63] đềucho rằng: "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, nó sống phụ thuộc hoàn toàn vào độ ẩm do

nước mưa cung cấp (nhờ nước trời)", theo Vũ Thị Bích Hạnh (2004) [10]

Huke R.E (1982) [62] dùng thuật ngữ "lúa khô" (dryland rice) thay cho "lúacạn" (upland rice) và định nghĩa lúa cạn được trồng ở những thửa ruộng được chuẩn bị

đất và gieo hạt dưới điều kiện khô, cây lúa sống hoàn toàn nhờ nước trời

Theo Garirity D.P (1984) [61], lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trênđất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc không có bờ

và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt Lúa cạn được hình thành từ

lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn, mà xuất

hiện những biến dị chịu hạn ngày càng cao Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh

trưởng bình thường khi ở ruộng nước

Theo Micenôrôđô tại Hội thảo "Lúa rẫy ở Cao Bằng, Việt Nam", từ 9 11/3/1994 và theo định nghĩa tại Hội thảo Bouake Bờ biển Ngà: "Lúa cạn là lúa được

-trồng trong điều kiện mưa tự nhiên, đất thoát nước, không có sự tích nước trên bề mặt,

không được cung cấp nước và không có bờ", theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41]

Theo tác giả Bùi Huy Đáp (1978) "Lúa cạn được hiểu là loại lúa gieo trồng trênđất cao, như là các loại hoa màu trồng cạn khác, không tích nước trong ruộng và hầu

như không bao giờ được tưới thêm Nước cho lúa chủ yếu do nước mưa cung cấp và

được giữ lại trong đất" [6]

Nguyễn Gia Quốc (1994) [36] chia lúa cạn ra làm hai dạng:

- Lúa cạn thực sự (lúa rẫy): là loại lúa thường được trồng trên các triền dốc củađồi núi không có bờ ngăn và luôn luôn không có nước trên bề mặt ruộng Cây lúa hoàn

toàn sử dụng lượng nước mưa ngấm vào đất để sinh trưởng và phát triển

- Lúa cạn không hoàn toàn (lúa nước trời): là loại lúa trồng trên triền thấp,không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây lúa sống hoàn toàn bằng nước mưa tại chỗ,

nước mưa có thể dự trữ trên bề mặt ruộng để cung cấp cho cây lúa

1.1.2 Khái niệm về hạn và phân loại hạn

1.1.2.1 Khái niệm về hạn

Bất cứ một loại cây trồng nào cũng cần phải có nước để duy trì sự sống, mức độcần nhiều hay ít nước tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và từng giai đoạn sinh trưởng

phát triển của chúng Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu nước của

thực vật do môi trường gây nên trong suốt cả quá trình hoặc trong từng giai đoạn làm

ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển Mức độ tổn thương của cây trồng do khô hạn

gây ra có nhiều mức khác nhau: chết, chậm phát triển hoặc phát triển tương đối bình

thường Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối

ổn định trong điều kiện khô hạn được gọi là cây chịu hạn và khả năng của thực vật có

thể giảm thiểu mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn, theo

Nguyễn Gia Quốc (1994) [36]

Tuy nhiên khó có thể xác định được thế nào là một trạng thái hạn đặc trưng vìmức độ khô hạn do môi trường gây nên khác nhau theo từng mùa, từng năm, từng

vùng địa lý và không thể dự đoán trước được Theo Hsiao.T.C, J.C.O’Toole and

V.S.Tomar (1980) , khi thực vật được nghiên cứu trong mối liên quan hữu cơ với môi

trường xung quanh gồm đất và khí quyển và được mô tả dưới dạng một bể nước về sự

cân bằng nước: "Hạn là sự mất cân bằng nước của thực vật thể hiện trong sự liên quan

hữu cơ giữa đất - thực vật - khí quyển”, [61]

Theo Robert và cộng sự (1991), hạn được xem là nhân tố gây thiệt hại lớn nhấtđối với năng suất lúa Nguyễn Đức Ngữ (2002) [34] đã định nghĩa: “Hạn hán là hiện

tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong

không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp

mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất, gây ảnh hưởng xấu đến

sinh trưởng và phát dục của cây trồng, làm mùa màng thất bát, môi trường suy thoái,

gây ra đói nghèo và dịch bệnh”

Theo một nhóm chuyên gia của WMO (Tổ chức Khí tượng thế giới) phân định

4 loại hạn là hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thuỷ văn và hạn kinh tế xã hội [33]

Theo Nguyễn Văn Hiển (2000) [12] và một số tác giả khác thì có 3 loại hạn cầnquan tâm trong sản xuất nông nghiệp:

- Hạn đất: đặc trưng là xảy ra từ từ, khi đó lượng muối trong rễ dinh dưỡng ởmức độ vô hiệu, cây không có đủ nước để hút, mô cây bị khô đi nhiều và sự sinh

trưởng trở nên rất khó khăn Hạn đất sẽ làm cho áp suất thẩm thấu của đất tăng cao đến

mức cây không cạnh tranh được nước của đất làm cho cây không thể lấy nước vào tế

bào qua rễ, chính vì vậy, hạn đất thường gây nên hiện tượng cây héo lâu dài Hạn đất

có thể xẩy ra ở bất kỳ vùng đất nào và thường xảy ra nhiều ở những vùng có điều kiện

khí hậu, địa hình địa chất thổ nhưỡng đặc thù như sa mạc ở châu Phi; đất trống đồi trọc

của châu Á; mùa ít mưa và nhiệt độ thấp ở châu Âu [35]

- Hạn không khí: xảy ra một cách đột ngột, độ ẩm tương đối của không khígiảm xuống 10 - 20 % hoặc thấp hơn Hạn không khí ảnh hưởng trực tiếp lên các bộ

phận của cây trên mặt đất như hoa, lá, chồi non, Đối với thực vật nói chung và cây

lúa nói riêng thì hạn không khí thường gây ra hiện tượng héo tạm thời, vì khi nhiệt độ

cao, ẩm độ thấp làm cho tốc độ bốc thoát hơi nước nhanh vượt quá mức bình thường,

lúc đó rễ hút nước không đủ để bù đắp lại lượng nước mất, cây lâm vào trạng thái mất

cân bằng về nước Nếu hạn kéo dài dễ làm cho nguyên sinh chất bị đông kết và cây

nhanh chóng bị chết, còn gọi là "cảm nắng" Ở lúa, hạn không khí gây hại nhất ở giai

đoạn lúa phơi màu và thậm chí gây nên mất mùa nếu gặp phải đợt nhiệt độ cao và độ

ẩm không khí thấp (mặc dù nước trong đất không thiếu) làm cho hạt phấn không có

khả năng nảy mầm, quá trình thụ tinh không xảy ra và hạt bị lép

- Hạn tổng hợp: là hiện tượng khi có cả hạn đất và hạn không khí xảy ra cùngmột lúc Hạn tổng hợp đặc biệt có hại vì lúc này hiện tượng thiếu nước đi kèm với

không khí nóng Trong trường hợp này cùng với sự mất nước do không khí làm cho

hàm lượng nước trong lá giảm nhanh dẫn đến nồng độ dịch bào tăng lên, mặc dù sức

hút nước từ rễ của cây cũng tăng nhưng lượng nước trong đất đã cạn kiệt không đủ

cung cấp cho cây Hạn toàn diện thường dẫn đến hiện tượng héo vĩnh viễn, cây không

có khả năng phục hồi

Theo V V Guliaep và một số tác giả khác đã chia hạn thành 4 dạng chính baogồm: hạn không khí, hạn đất, hạn kết hợp và hạn sinh lý Trong đó, hạn sinh lý là kiểu

hạn mà khi có đầy đủ nước mà cây vẫn không thể hút được có thể do: nhiệt độ quá

thấp hoặc phần xung quanh rễ có quá nhiều chất gây độc cho rễ hoặc nồng độ dinh

dưỡng quanh rễ quá cao [41]

1.1.3 Khái niệm về tính chống, né (trốn), tránh, chịu hạn, khả năng phục hồi sau

hạn và các cơ chế của chúng

1.1.3.1 Khái niệm về tính chống, né (trốn), tránh, chịu hạn và khả năng phục hồi

cùng của thực vật dưới điều kiện bị mất nước

- Tính chịu hạn (Drought tolerance) còn gọi là chịu sự làm khô: là khả năng kéodài sự sống của tế bào và chức năng trao đổi chất của mô khi bị làm khô hoặc bị giảm

tiềm năng nước ở mô tế bào

Theo Gupta (1986), [59], phần lớn các nhà chọn giống sử dụng 5 thuật ngữ sau đây khi nói đến khả năng chống chịu hạn:

- Chống hạn: là khả năng sống sót, sinh trưởng và vẫn cho năng suất mongmuốn của một loài thực vật trong điều kiện bị giới hạn về nhu cầu nước hay bị thiếu

hụt nước ở từng giai đoạn nào đó

- Thoát hạn: là khả năng "chín sớm" của một loài thực vật trước khi vấn đề khủng hoảng nước trở thành một nhân tố hạn chế năng suất nghiêm trọng

- Tránh hạn: là khả năng duy trì trạng thái trương nước cao của một loài thực vật trong suốt thời kỳ hạn

- Chịu hạn: là khả năng chịu đựng sự thiếu hụt nước của một loài thực vật khi được đo bằng mức độ và khoảng thời gian của sự giảm tiềm năng nước ở thực vật

- Phục hồi: là khả năng phục hồi lại sự sinh trưởng và cho năng suất của mộtloài thực vật sau khi xảy ra khủng hoảng nước, những thiệt hại do sự thiếu nước gây ra

là không đáng kể

Khả năng chống hạn ở thực vật có thể là một trong bất kỳ bốn khả năng trên hoặc là sự kết hợp của cả bốn khả năng đó

1.1.3.2 Các cơ chế chống chịu hạn

* Cơ chế chống hạn

Theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41], chống hạn là khả năng của cây trồng cóthể duy trì chức năng sinh lý của mô tế bào và khả năng của thực vật trong việc điều

chỉnh áp suất thẩm thấu, tăng độ nhớt của chất nguyên sinh tế bào, làm cho nguyên

sinh chất chịu được sự mất nước cao Thực vật có cơ chế chống hạn thể hiện ở tất cả

các đặc tính về khả năng hút nước, giữ nước và sử dụng tiết kiệm nước:

- Có khả năng giảm sự bốc thoát hơi nước thông qua:

+ Khả năng điều chỉnh đóng mở khí khổng: khi thiếu nước khí khổng đóng lại hoặc chỉ mở vào ban đêm để nhận CO2 và ban ngày đóng lại

+ Chúng có khả năng giảm chỉ số diện tích lá

+ Có bộ lá hoặc góc độ lá hẹp và sự vận động của lá có hướng song song với ánh sáng mặt trời hoặc sự cuộn lại của lá để làm giảm quá trình bốc thoát hơi nước

+ Mặt lá dày, có lông hoặc được phủ một lớp cutin dày

- Có khả năng duy trì sự cung cấp nước nhờ:

+ Có bộ rễ phát triển, ăn sâu với số lượng và công thức rễ cao

+ Rễ có mạch dẫn to và số lượng mạch dẫn nhiều để tăng cường vận chuyển nước từ rễ lên lá

- Có khả năng giảm thế thẩm thấu bằng cách tích luỹ các chất vô cơ, hữu cơ nhưmuối, khoáng, kali, các axit hữu cơ, các chất đường hoà tan, giúp cho việc điều chỉnh

áp suất thẩm thấu và sức trương của mô

- Có khả năng duy trì tính nguyên vẹn về cấu trúc và chức năng sinh lý củamàng tế bào và các cơ quan đảm bảo độ nhớt và tính đàn hồi của chất nguyên sinh làm

cho chất nguyên sinh chịu được sự mất nước cao

* Cơ chế né (trốn) hạn

Theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41] thực vật ở nhóm này thường là những loài

có thời gian sinh trưởng ngắn, là những cây đoản sinh thường sống ở vùng sa mạc

Chúng nhanh chóng hoàn thành vòng đời và kết thúc trước khi mùa khô tới Đặc điểm

của loại thực vật này là sự sinh trưởng và phát triển nhanh chóng và có tính mềm dẻo

cường cung cấp nước nhờ bộ rễ ăn sâu, rễ to khoẻ, số lượng nhiều và mạch dẫn có kích

thước lớn Theo Trần Nguyên Tháp (2000) [41]

* Cơ chế chịu hạn

Tác động của môi trường xung quanh đủ để gây nên sự mất nước ở thực vậtđược gọi là hạn, theo Nguyễn Đức Ngữ (2002) [34] Cây chống chịu lại khô hạn bằng

cách giữ không để mất nước thông qua những biến đổi về hình thái, hoặc chịu khô hạn

đó là khả năng chống chịu hạn

Theo Mussell và Staples (1979), Paleg và Aspimall (1981), Turner và Kramer(1980) [35], có hai cơ chế bảo vệ thực vật tồn tại trên môi trường thiếu nước đó là cơ

chế tránh mất nước và cơ chế chịu mất nước Cơ chế tránh mất nước phụ thuộc vào

khả năng thích nghi đặc biệt về cấu trúc và hình thái của rễ và chồi nhằm giảm thiểu

tối đa sự mất nước hoặc tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu nội bào thông qua tích luỹ các

chất hoà tan, các protein và các axit amin, ion K+, các enzym phân huỷ gốc tự do,

nhằm duy trì lượng nước tối thiểu trong tế bào (Hanson và Hitz, 1982; Hanson và cộng

sự, 1982; Spollen và Nelson, 1994 [34]) Cơ chế chịu mất nước liên quan đến những

thay đổi sinh hoá trong tế bào nhằm sinh tổng hợp ra các chất bảo vệ hoặc nhanh

chóng bù lại sự thiếu hụt nước

Theo Nguyen H.T., Babu C.R., Blum A (1997) [67], khả năng chịu hạn của câylúa được bộc lộ thông qua các biểu hiện sau:

- Giảm diện tích lá và rút ngắn thời gian sinh trưởng giúp cây sử dụng nước mộtcách hợp lý trong điều kiện thiếu nước

- Tăng khả năng đâm sâu của rễ để tận dụng nguồn nước ở tầng đất sâu đảm bảo tương ứng cho nhu cầu thoát hơi nước của bộ lá

- Duy trì sức trương của tế bào thông qua khả năng điều chỉnh áp suất thẩm thấu để bảo vệ các chồi non khỏi bị khô hạn trong điều kiện mất nước cực đoan

- Kiểm soát mức độ thoát hơi nước trên bề mặt lá thông qua điều tiết độ mở củakhí khổng

1.1.4 Bản chất của tính chống chịu hạn

Các nhà khoa học đều cho biết rằng tính chống chịu hạn của cây trồng là mộttập hợp của các đặc tính khác nhau và do một hệ gen quy định Các nghiên cứu cũng

cho thấy các nhân tố vật hậu học, hình thái học, phản ánh tính chống chịu hạn ở thực

vật, các nhân tố này do các gen chống chịu hạn điều khiển và được hình thành từ quá

trình chọn lọc tự nhiên và quá trình tiến hoá của thực vật Chính vì vậy có thể nói rằng

một cây trồng chống chịu được hạn cho năng suất trong điều kiện hạn là kết quả tổng

hợp của đa gen tác động trong các thời kỳ sinh trưởng và phát triển bao gồm sinh

trưởng của bộ rễ, thân, lá, đặc tính chống chịu hạn, khả năng phục hồi sau hạn, các yếu

tố cấu thành năng suất , theo Sasato (chủ biên) (1968) [38]

Theo Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang (2003) [1], Các gen kiểm soát tính chốngchịu có thể trùng lặp nhau với những stress khác nhau Trong genome của lúa mì và

lúa mạch, người ta nhận thấy các ảnh hưởng di truyền kiểm soát sự phản ứng của cây

đối với khô hạn, mặn và lạnh nằm trên cùng bản đồ di truyền nhiễm sắc thể tương

đồng Có ít nhất 10 tính trạng số lượng (QTLs) được tìm thấy đối với từng tính trạng

chống chịu này và chúng nằm chồng lên nhau tại một số vùng của nhiễm sắc thể

Theo Nguyễn Văn Hiển (2000) [12], nguyên nhân của tính chịu hạn ở cây trồng

là nhờ vào các yếu tố sau:

- Đặc tính giải phẫu hình thái của thực vật để giảm bốc hơi nước (công thức khí khổng, chiều dầy tầng cutin, chiều dầy lá)

- Đặc tính chống chịu sinh lý của tế bào chất đối với việc mất nước, nhiệt độ cao, nồng độ muối (khả năng điều chỉnh tính thấm)

- Đặc tính sinh vật học của sự sinh trưởng và phát triển các giống (đặc biệt là tính chín sớm)

- Tính chịu hạn của thực vật liên quan tới tính thích ứng sinh thái của các giống

Trong công tác nghiên cứu đặc biệt là công tác chọn tạo giống lúa chịu hạn, biếtđược bản chất tính chịu hạn sẽ giúp các nhà chọn giống đẩy nhanh tiến độ cải tiến

giống chống chịu và tạo ra các giống lúa chịu hạn tốt hơn Theo Nguyễn Văn Hiển

(2000) [12]

1.1.5 Ảnh hưởng của hạn tới sản xuất nông nghiệp và biện pháp khắc phục nâng

cao tính chống chịu hạn

* Ảnh hưởng của hạn tới sản xuất nông nghiệp

Hạn hán là một hiện tượng tự nhiên, nó được xem như một điều kiện không cânbằng giữa lượng mưa và lượng bốc hơi trong khu vực Hạn còn liên quan đến thời

gian, đến giai đoạn sinh trưởng của cây trồng và hiệu quả của mưa (công thức mưa và

lượng mưa) Các nhân tố khác như nhiệt độ cao, gió mạnh và độ ẩm thấp cũng góp

phần làm cho hạn hán trở nên trầm trọng

Những đợt hạn hán liên tiếp xảy ra vào các năm 1976, 1980, 1985, 1987 đã gâytai họa lớn cho 21 quốc gia, ảnh hưởng đến đời sống của trên 150 triệu người Trong

những năm 80 của thế kỷ 20, hạn hán đã làm cho 10 triệu nông dân châu Phi phải rời

bỏ ruộng đồng, nhà cửa đi kiếm ăn ở nơi khác, và mặc dù đã được cả cộng đồng quốc

tế nhanh chóng cứu giúp nhưng đã có hơn 1 triệu người thiệt mạng, theo Đào Xuân

Học (chủ biên) (2002) [14]

Nạn đói khủng khiếp ở ấn Độ trong thế kỷ 18 do hạn hán gây ra vào các năm

1702 - 1704 và 1769 - 1770 với số người chết lên đến 5 triệu và năm 1987 lại xảy ra

hạn hán nghiêm trọng kèm theo nạn đói lan rộng

Theo tài liệu khí tượng thủy văn, ở Việt Nam những năm bị hạn nặng trong vụsản xuất đông xuân (tháng 1, 2, 3) là các năm 1959, 1961, 1970, 1984, 1986, 1989,

1993 và 1998 (8 năm) Những năm bị hạn nặng trong vụ mùa (tháng 6, 7, 8) là các

năm 1960, 1961, 1963, 1964 ở Bắc Bộ (4 năm) và các năm 1983, 1987, 1988, 1990,

1992, 1993 (6 năm) ở Trung và Nam Bộ Theo số liệu thống kê từ năm 1988 đến 1998,

diện tích trồng lúa bị ảnh hưởng bởi hạn hán lên đến 700 500 ha và diện tích mất trắng

tới 124 400 ha, chiếm 16% diện tích gieo trồng lúa hàng năm ở miền Trung nước ta

Theo Đào Xuân Học (chủ biên) (2002) [14]

Hạn gây tổn thất về sản lượng mùa vụ và gia súc không chỉ do thiếu nước màcòn do sự tàn phá của sâu bọ, do bệnh cây và xói mòn đất Thu nhập của người nông

dân giảm sút thông thường lại kéo theo hoạt động đầu cơ của những người cung cấp

hàng hóa và dịch vụ cho nông dân; dẫn đến nạn thất nghiệp và làm tăng tính rủi ro về

vốn đầu tư đối với các tổ chức tài chính, thiếu hụt nguồn vốn và thất thu ngân sách nhà

nước Thu nhập của các tầng lớp nhân dân giảm, thông thường ảnh hưởng ngay đến

các ngành du lịch và vui chơi, giải trí Giá thực phẩm, năng lượng và hàng hóa khác

tăng do các nguồn cung cấp bị thiếu hụt Trong một số trường hợp, sự khan hiếm

lương thực, thực phẩm ở các địa phương dẫn đến phải nhập từ các địa phương khác

hoặc từ nước ngoài

Đối với lúa, hạn vào lúc cây đang sinh trưởng mạnh (đẻ nhánh) thì chỉ ảnhhưởng đến sinh trưởng Nhưng nếu hạn vào giai đoạn làm đòng đến trỗ thì rất có hại vì

ngăn trở sự phát triển của các bộ phận hoa, gây ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất và

phẩm chất lúa

Nếu hạn vào thời kỳ cây lúa hồi xanh thì làm chậm quá trình hồi xanh hoặc chếtcây do sức chống hạn yếu Thời kỳ đẻ nhánh cây lúa chịu hạn khá hơn nhưng cũng bị

giảm khả năng đẻ nhánh, chiều cao cây và diện tích lá Thời kỳ ngậm đòng mà gặp hạn

thì rất hạn, nhất là giai đoạn tế bào sinh sản phân bào giảm nhiễm, làm thoái hoá hoa,

cản trở quá trình hình thành gié và hạt

Thời gian 11 ngày đến ngày trước trổ, chỉ cần hạn 3 ngày đã làm giảm năngsuất rất nghiêm trọng, gây ra nghẹt đòng, quá trình phơi màu thụ tinh khó khăn và hình

thành nhiều hạt lép

Khi hạt lép, cây không có cách nào để bù đắp năng suất nữa Hạn vào thời kỳchín sữa làm giảm trọng lượng hạt, tỷ lệ gạo bạc bụng cao vì bị giảm sự tích luỹ

protein vào nội nhũ Nhìn chung thiếu nước ở bất kỳ giai đoạn sinh trưởng nào của cây

lúa cũng có thể gây giảm năng suất [37], [38]

* Biện pháp nâng cao khả năng chống chịu hạn

Hiện nay trên thế giới có hai biện pháp sau:

- Sử dụng biện pháp kỹ thuật: như việc tôi hạt giống trước khi gieo, bón phân vilượng nhằm tăng khả năng chống chịu cho cây với hạn,

- Chọn tạo và sử dụng giống chịu hạnTrong hai biện pháp trên, biện pháp sử dụng giống chống chịu là biện pháp tíchcực, lâu dài và hiệu quả cao nhất

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN TRÊN THẾ

GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

1.2.1 Tính cấp thiết của việc nghiên cứu và phát triển lúa chịu hạn

Trong điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay thì nước và lương thực là rất cần thiết

và quan trọng nhất cho sự tồn tại của con người, trong khi nhu cầu về lương thực ngày

càng tăng và nguy cơ khủng hoảng về nước đã được cảnh báo trong tương lai gần Sự

thiếu cả hai sẽ xảy ra, nếu chúng ta không biết sáng tạo và phát triển công nghệ thích

hợp Nước cũng sẽ sớm trở thành hàng hóa quý giá bởi con người sử dụng nước cho

ngành công nghiệp, nông nghiệp và gia đình với số lượng ngày càng lớn

Hiện nay trên thế giới chỉ có khoảng 3% nước ngọt và con người mới chỉ dùngđược khoảng 1 % còn lại 2 % khác bị đóng băng Trong 1% đó thì khoảng 70 % dùng

cho nông nghiệp, 20 % cho công nghiệp và 10% không dùng được do con người gây

ra ô nhiễm (Flexing muscles for aerobic rice in RIPPLE rice, Vol.3, No.3- 2008) [70].

Với xu thế dân số thế giới ngày càng tăng trong khi quỹ đất đai có hạn Sự biếnđổi khí hậu toàn cầu đã và đang gây nên nhiều hạn hán, bão lũ thất thường, gây ra

nhiều khó khăn, thiệt hại cho sản xuất nông nghiệp… Năm 2011, hạn hán tại Nga

khiến các loại lương thực, lúa mì, hoa màu mất mùa, giá các loại nông sản tăng cao

dẫn đến tình trạng thiếu lúa mì trên thị trường thế giới Trung Quốc cũng đang phải đối

mặt với tình trạng hạn hán kéo dài kỷ lục từ 60 năm qua Có tới 5 triệu hecta đất canh

tác từ Hà Nam đến Sơn Đông không nhận được một giọt mưa nào trong nhiều tháng

liền [69]

Có thể nói rằng trong năm 2011, tình trạng hạn hán kéo dài ở nhiều khu vực,suy giảm nguồn tài nguyên ở nhiều quốc gia, mực nước ở nhiều con sông lớn cạn kiệt

dần Các chuyên gia nhận định, tình trạng ấm lên của trái đất cũng đang đe dọa đến

việc sản xuất lúa gạo toàn cầu Theo một nghiên cứu khoa học, nhiệt độ trái đất ấm lên

10C thì sản lượng trên ruộng lúa giảm 10 %

Bởi vậy, việc nghiên cứu tìm ra các giải pháp khoa học-công nghệ thích hợp làcon đường tất yếu để bảo đảm an ninh lương thực cho con người và chung sống bền

vững với thiên nhiên Dự báo đến năm 2025 nhiều nước Châu Á sẽ gặp vấn đề thiếu

nước nghiêm trọng và các giống lúa chịu hạn sẽ đem lại niềm hy vọng cho nông dân,

góp phần bảo đảm an ninh lương thực cho con người

1.2.2 Nguồn gốc và sự phân bố của cây lúa cạn, lúa chịu hạn

1.2.2.1 Nguồn gốc của cây lúa cạn, lúa chịu hạn

Lúa nói chung và lúa cạn nói riêng là một trong những cây trồng cổ xưa nhấtcủa loài người Có nhiều ý kiến khác nhau về sự xuất hiện của lúa trồng Nhiều ý kiến

thống nhất cho rằng lúa trồng xuất hiện ở châu Á cách đây 8000 năm Tổ tiên trực tiếp

của lúa trồng châu Á (Oryza Sativa L.) vẫn còn chưa có kết luận chắc chắn (Lu.B.R và

cộng sự, 1996 ) [65]

Hầu hết các giống lúa cạn ở châu Á đều có dạng Indica Cấu trúc của lúa cạn ở

vùng Đông Nam Á là một nhóm hình thái địa lý đặc trưng Các giống lúa Ấn Độ có

dạng trung gian giữa các giống lúa nước và giống lúa cạn Đông Nam Á Các nghiên

cứu gần đây chỉ ra rằng các giống lúa cạn Đông Nam Á có quan hệ gần gũi với dạng

Javanica của Indonesia hơn là dạng Indica, [41].

Theo các nghiên cứu của Nguyễn Văn Hiển và Trần Thị Nhàn (1982) [11], lúacạn được phát triển từ lúa nước, quá trình hình thành lúa cạn bắt đầu từ dạng hình

Indica, phát triển theo hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng và chịu được hạn hán Sự

khác nhau giữa lúa nước và lúa cạn là khả năng chịu hạn Các giống lúa cạn trồng

trong điều kiện ruộng cạn vẫn sinh trưởng, phát triển bình thường như trong điều kiện

ruộng nước và lúa cạn phát triển từ lúa nước mà thành

Trần Văn Minh, Lê Tiến Dũng, 2005 [32], cho rằng quá trình thuần hóa lâu dàicác nhóm lúa thích ứng với từng điều kiện canh tác khác nhau được hình thành và xuất

hiện những biến dị khác biệt đáng kể do điều kiện sống gây nên Theo quan điểm này

lúa trồng Oryza sativa được chia thành 4 loại là: lúa cạn, lúa có tưới, lúa nước sâu và

lúa nổi Trong đó lúa cạn là lúa trồng trên đất cao thoát nước, không có bờ ngăn để dự

trữ nước trên mặt đất, gieo hạt khô trong đất khô chờ nước mưa tự nhiên trong suốt

quá trình sinh trưởng

Lúa cạn được trồng trên đất cao, trên các sườn đồi có địa hình phức tạp, có cácthành phần dân tộc thiểu số đa dạng Mỗi dân tộc thiểu số thường sống ở một vùng địa

lý nhất định, có tập quán canh tác riêng, có thị hiếu sử dụng thực phẩm riêng, do đó có

một bộ giống riêng, khác hẳn với bộ giống của dân tộc thiểu số sống lân cận (Trần Văn

Thuỷ và cộng sự, 1997 [43], Lưu Ngọc Trình và Đào Thế Tuấn, 1996 [45]), đây là

những nguyên nhân hình thành nên nguồn gen lúa cạn rất phong phú, đa dạng

1.2.2.2 Phân bố của cây lúa cạn, lúa chịu hạn

Lúa cạn trên thế giới được trồng trên hầu hết các vùng đất cao, vùng đồng bào ítngười, nhìn chung còn lạc hậu

Theo Surajit K Detta (1975), lúa cạn được trồng chủ yếu trên ba lục địa là châu

Á, châu Phi và châu Mỹ La Tinh Theo IRRI (1975) [63]

Theo Trần Văn Đạt (1986), [56] môi trường trồng lúa cạn trên thế giới được chia thành 4 loại:

- Vùng đất cao, màu mỡ, mùa gieo trồng dài ký hiệu là FL (Favorable upland with long growing season) vùng này chiếm khoảng 11 % diện tích lúa cạn thế giới

- Vùng đất cạn thuận lợi, đất màu mỡ với mùa gieo trồng ngắn ký hiệu là FS (Favorable upland with short growing season) diện tích vùng này khoảng 25 %

- Vùng đất cạn không thuận lợi kém màu mỡ, mùa gieo trồng dài ký hiệu là UL(Unfavorable upland with long growing season) diện tích chiếm khoảng 38 % diện

tích lúa cạn thế giới

- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mùa gieo trồng ngắn ký hiệu là US (Unfavorableupland with short growing season) Ước tính diện tích vùng này chiếm khoảng 25 %

Lúa cạn Việt Nam được xếp trong vùng UL

Ở Việt Nam, Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính và các cộng sự (1995) [14],[17], [18], [19], [21] đã phân vùng cây lúa cạn và chịu hạn về loại đất trồng chúng như

và Nam Bộ, bao gồm cả những diện tích đất bằng phẳng nhưng không có hệ thống

thuỷ nông chưa hoàn chỉnh, chỉ được tưới rất ít, những ruộng cao vẫn thường xuyên

cạn nước

1.2.3 Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trên thế giới

1.2.3.1 Tình hình sản xuất lúa và lúa chịu hạn trên thế giới

Theo số liệu của FAO năm 1993 cho thấy, diện tích canh tác lúa của thế giới đạt

148 triệu hecta, trong đó Châu Á gieo cấy 133,3 triệu hecta lúa, chiếm 90,07 % Có

68,03 triệu hecta lúa (chiếm 45,96 %) thường bị thiên tai đe doạ, trong đó có 19,16

triệu hecta là đất cạn (lúa rẫy- upland rice), 36,37 triệu hecta đất hoàn toàn nhờ nước

trời (rainfed rice) và 12,5 triệu hecta đất ngập nước Năng suất lúa ở vùng đất khó

khăn đạt 0,8-1,7 tấn/ha, chỉ bằng 20-40 % năng suất lúa của vùng chủ động nước Các

giống lúa gieo cấy trên vùng này phần lớn là giống địa phương: dài ngày, cao cây,

chống đổ kém, năng suất thấp, nhưng chất lượng gạo ngon

Từ năm 1993 đến 2007, diện tích lúa trên thế giới đã tăng thêm 8,7 triệu ha vàđạt 156,7 triệu ha ở năm 2007 Năng suất lúa bình quân thế giới xấp xỉ 4,0 tấn/ha

Năng suất lúa đạt cao nhất 9,45 tấn/ha ở Australia và thấp nhất là 0,90 tấn/ha ở IRAQ

Cũng theo số liệu của FAO (2008), toàn Thế giới có 114 nước trồng lúa và phân bố ở

tất cả các Châu lục Theo vùng lãnh thổ, Châu Phi có 41 nước trồng lúa, tiếp đến Châu

Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ có 13 nước, Châu Âu có 11 nước

và Châu Đại Dương chỉ có 5 quốc gia trồng lúa

Theo Trần Văn Đạt (1984) [56], trên thế giới có 4 vùng trồng lúa cạn chính:

Vùng đất cao, màu mỡ, mùa mưa kéo dài (kí hiệu FL) ở Đông và Tây Nam Ấn Độ,

In-đô-nê-sia, Phi-lip-pin, Băng-la-đét, Bra-xin, Cô-lôm-bia vùng này chiếm khoảng 11

% diện tích lúa cạn thế giới; (ii) Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa dài (UL) ở Thái Lan,

Mi-an-ma, Lào, Căm-pu-chia, vùng Đông Bắc Ấn Độ, Việt Nam, Bô-li-via, Mê-xi-cô

diện tích chiếm khoảng 38 % diện tích lúa cạn thế giới; (iii) Vùng đất cao, màu mỡ,

mưa ngắn (FS) diện tích vùng này khoảng 25 %; (iv) Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa

ngắn (US) ở một số nước Tây Phi, ước tính diện tích vùng này chiếm khoảng 25 %

Ở châu Á có khoảng 50 % diện tích đất trồng lúa canh tác nhờ nước trời vànăng suất lúa thấp Ngoài giống lúa cạn địa phương, các giống lúa chịu hạn mới còn ít

về số lượng, cũng như khả năng thích nghi còn chưa cao Tuy nhiên, năng suất lúa cạn

có thể được cải tiến hơn trong điều kiện thâm canh và chăm sóc tốt Trong điều kiện lý

tưởng của thí nghiệm, người ta đã thu được năng suất 7 tấn/ha ở Philippine (De Datta

và Beachell, 1972), ở Peru là 7,2 tấn/ha (Kawano, 1972) và 5,4 tấn/ha ở Nigieria

(Abifarin, 1972) theo Dat T.V (1986) [56]

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên thế giới từ năm 2003-2013

Qua bảng 1.1 và bảng 1.2, từ năm 2003 đến năm 2013 thì sản lượng lúa thế giớităng 159,02 triệu tấn tăng 26,28%, từ 586,69 triệu tấn năm 2003 lên 749,90 triệu tấn

năm 2013 Năm 2013, sản lượng lúa Châu Á đạt 674,836 triệu tấn chiếm 91,49 %;

ở Châu Mỹ đạt 36,489 triệu tấn chiếm 4,89%; ở Châu Phi đạt 29,318 triệu tấn chiếm

3,93 %; ở Châu Âu đạt 3,895 triệu tấn chiếm 0,52 % và Châu Úc đạt 1,172 triệu tấn

chiếm 0,15 % Cũng theo số liệu của FAO (2014), toàn Thế giới có 114 nước trồng lúa

và phân bố ở tất cả các Châu lục Theo vùng lãnh thổ, Châu Phi có 41 nước trồng lúa,

tiếp đến Châu Á có 30 nước, Bắc Trung Mỹ có 14 nước, Nam Mỹ có 13 nước, Châu

Âu có 11 nước và Châu Úc chỉ có 5 quốc gia trồng lúa

Diện tích canh tác lúa toàn thế giới năm 2013 là 165,163 triệu ha, năng suấtbình quân 4,527 tấn/ha, sản lượng 749,90 triệu tấn Trong đó, diện tích lúa của Châu Á

là 146,945 triệu ha chiếm 88,96 % tổng diện tích lúa toàn cầu, tiếp đến là Châu Phi

10,894 triệu ha (6,59 %), Châu Mỹ 6,558 triệu ha (3,97 %), châu Âu 0,648 triệu ha

(0,39 %), châu Đại dương 0,117 triệu ha chiếm tỷ lệ không đáng kể Những nước có

diện tích lúa lớn nhất là Ấn Độ (43,500 triệu ha); T.Quốc (30,226 triệu ha); Indonesia

(13,835 triệu ha); Thái Lan (12,373 triệu ha);Bangladesh (11,770 triệu ha); Việt Nam

(7,903 triệu ha) và Myanmar (7,500 triệu ha)

Năm 2013, năng suất lúa đạt cao nhất thế giới năm 10,22 tấn/ha ở Australia vàthấp nhất ở Angola 1,274 tấn/ha Mỹ và Trung Quốc là hai nước có năng suất lúa dẫn

đầu thế giới với số liệu tương ứng của năm 2013 là 8,623 và 6,710 tấn/ha Việt Nam có

năng suất lúa 5,572tấn/ha, cao hơn năng suất bình quân của thế giới 4,527 tấn/ha,

nhưng chỉ đạt 64,6 % so với năng suất lúa bình quân của Mỹ

Những nước có sản lượng lúa nhiều nhất thế giới năm 2013 là Trung Quốc205,206 triệu tấn, tiếp đến là Ấn Độ 159,200 triệu tấn; Indonesia 71,279 triệu tấn;

Bangladesh 51,500 triệu tấn; Việt Nam 44,039 triệu tấn; Thái Lan 36,062 triệu tấn và

Myanmar 28,767 triệu tấn [71]

1.2.3.2 Tình hình nghiên cứu về lúa chịu hạn trên Thế giới

a) Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn trên Thế giới

Hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứu chọn, tạo ra các giống lúa có khảnăng sinh trưởng ở vùng đất khô (dry land) nhằm giúp nông dân đối phó với sự thiếu

nước Các giống lúa chịu hạn cần ít nước hơn so với các giống lúa cho vùng đất thấp

(low land rice) nhưng năng suất có thể đạt 4,0-6,0 tấn/ha cao hơn so với giống lúa cạn

(up land rice)

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn từ giữa năm 1980

và hiện nay Trung Quốc có khoảng 80.000 ha lúa gieo khô Kết quả nghiên cứu đã tạo

được một số giống lúa chịu hạn có năng suất cao trên cơ sở lai giữa giống lúa cho

vùng đất thấp với lúa cạn truyền thống Các giống lúa chịu hạn có năng suất cao hiện

nay ở Miền Bắc Trung Quốc là: Hàn Dao 277, Han Dao 297; Han Dao 502 với năng

suất tiềm năng 6,5 tấn/ha [69]

Brazin có khoảng 250.000 ha đất gieo khô Sau 20 năm chương trình giốngđược triển khai đã tạo được các giống lúa chịu hạn đạt năng suất 5,0-7,0 tấn/ha với

tưới nước bằng bình phun trên đồng ruộng nông dân

Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) bắt đầu phát triển các giống lúa chịu hạncho Khu vực Châu Á từ năm 2001 Những giống lúa chịu hạn đầu tiên được phát hiện

là: IR55423-01 và UPLRI-5 từ Philippines; dòng B6144-MR-0-6-0-0 từ Indonesia và

dòng CT6510-24-1-2 từ Colombia Các giống này phần lớn nhận được từ phép lai giữa

indica và bố mẹ Japonica nhiệt đới [64]

Tại Philippines từ những năm 1950-1960 đã tiến hành thu thập, so sánh và laitạo các giống lúa cạn địa phương Tới năm 1970, các giống lúa như C22, UPLRi3,

UPLRi5 được tạo ra với chiều cao cây vừa phải, đẻ nhánh trung bình, nhưng năng suất

khá và chất lượng gạo tốt Tiếp theo là giống UPLRi6 có tiềm năng năng suất khá, thấp

cây, khả năng phục hồi tốt Ở Ấn Độ cũng đã nghiên cứu chọn tạo được các dòng lúa

triển vọng chịu hạn, đạt năng suất 4,0 tấn/ha, tiết kiệm 30-40 % lượng nước (Learn

more about India progress in RIPPLE Vol.3, No.3.) [70]

Tại Thái lan, từ những năm 1950, đã tiến hành chương trình thu thập và làmthuần các giống địa phương, đã chọn lọc và phổ biến ở miền Nam được hai giống lúa

tẻ là Muang huang và Dowk payon, có tiềm năng năng suất 20 tạ/ha; một giống lúa

nếp là Sew maejan phổ biến ở miền Bắc với năng suất 28 tạ/ha Năm 1966, Trạm

nghiên cứu lúa Yagambi thuộc Viện quốc gia phát triển Công-gô (nay là INEAL,

Zaire) giới thiệu giống R66 và OS6, cho năng suất cao và chống chịu hạn khá hơn

Agbele (Jacquot, 1978) Giống OS6 được trồng rộng rãi ở Tây Phi Cũng vào năm

1966, Viện IRAT, IITA và WARDA đã chọn tạo được các giống như TOX 86-1-3-1;

TOX 356-1-1; TOX 718-1 và TOX 78-2 (Dasgusta, 1983) Những giống này có khả

năng chịu hạn và chống chịu bệnh tốt kết quả nghiên cứu trong năm 2005 cũng đã xác

định được một số giống lúa có khả năng chịu hạn tốt là WAB891SG14; YUNLUNo.7;

RR286-1; VANDANA; UPLRI-7; WAB878-6-20 WAB881SG36, [ 64]

Tại Malaixia, kết quả nghiên cứu năm 2005 đã tuyển chọn được được nhiềugiống lúa triển vọng chịu hạn, trong đó có 3 giống được sử dụng làm dòng bố trong

sản xuất lúa lai là: WAB881-10-37; IR76569-166; WAB881-10-37; IR76569-259

Năm 1980, Trung tâm Nông nghiệp Ibaraki, Nhật Bản đã chọn tạo được giống lúanếp cạn Sakitamochi, có khả năng chống đổ, chống chịu sâu bệnh, năng suất cao và chất

lượng tốt Năm 1991, chọn được giống Kantomochi 168 chất lượng nấu ăn nổi tiếng và

chịu hạn tốt Năm 1992, chọn được giống Kantomochi 172 cho năng suất rất cao [52]

Viện Nông nghiệp Campinas (IAC) Brazin đã tạo ra một loạt giống lúa cao câynhưng chịu hạn tốt như: IAC1246; IAC47; IAC25 Giống IAC25 có thời gian sinh

trưởng ngắn hơn 10 ngày so với hai giống trước và thoát được thời kỳ hạn, ở địa

phương còn được biết với tên gọi là Veranico.

Trong thời gian từ 1972-1980, IRRI đã tiến hành 3839 cặp lai để chọn giống

Trong năm 1982, có trên 4000 dòng, giống được IRRI gửi đến và thí nghiệm tại các

nước với mục đích đánh giá và chọn lọc giống lúa chịu hạn Năm 2001 bắt đầu phát

triển các giống lúa chịu hạn cho Khu vực Châu Á Những giống lúa chịu hạn đầu tiên

được phát triển là: IR55423-01 và UPLRI-5 từ Philippines; dòng B6144-MR-0-6-0-0

từ Indonesia và dòng CT6510-24-1-2 từ Colombia Các giống này phần lớn nhận được

từ phép lai giữa indica và bố mẹ Japonica nhiệt đới

Hiện nay, trong mạng lưới khảo nghiệm các giống lúa của IRRI, hàng năm cóhàng trăm dòng lúa triển vọng cho vùng khô hạn được đánh giá tại nhiều quốc gia ở

Châu Á nhằm đáp ứng nhu cầu về giống lúa chịu hạn cho nông dân

IRRI đã tạo ra thế hệ lúa đầu tiên của giống lúa có tên là "aerobic" - giống lúa

có khả năng hấp thụ nhiều ôxy trong không khí và có khả năng sinh trưởng tại những

vùng đất khô hạn giống như cây ngô Thành công này của IRRI rất có ý nghĩa trong

bối cảnh thời tiết khô hạn có khả năng sẽ diễn ra thường xuyên ở châu Á và tiết kiệm

rất nhiều nước Năm 2008, Viện Nghiên cứu Lúa gạo Quốc tế (IRRI) thông báo đã giải

mã được bộ gen của cây lúa, qua đó đã xác định được nhiều chủng loại lúa không

những có thể cho năng suất cao trong điều kiện thời tiết thuận lợi mà còn có khả năng

đạt năng suất 2-3 tấn thóc/hécta trong điều kiện khô hạn (so với chỉ dưới 1 tấn ở những

giống khác) [ 60]

b) Nghiên cứu về đặc trưng hình thái và sinh trưởng của lúa chịu hạn

Bashar, Chang và cộng sự (1989), nghiên cứu về di truyền tính trạng chịu hạncho rằng: các đặc điểm của bộ rễ có liên quan đến khả năng chịu hạn ở các giống lúa

cạn và lúa nương rẫy là kích thước bộ rễ lớn, số mạch dẫn trong rễ nhiều Còn

Namuco và ctv., (1993), khi nghiên cứu về tương quan giữa đường kính bộ rễ với tính

chịu hạn đã kết luận: đường kính rễ lớn nhất ở các giống chịu khô và nhỏ nhất ở các

giống mẫn cảm Độ dày đặc của rễ cũng có tương quan cao với tính chống chịu hạn

Kết quả phân tích phương sai đã chỉ ra rằng công thức rễ và số mạch dẫn trực tiếp điều

chỉnh áp tính chống chịu hạn [ 53]

Hesagawa (1963) đã tổng hợp số liệu từ nhiều nguồn khác nhau và rút ra kếtluận: trong giai đoạn nảy mầm, hạt lúa cạn có khuynh hướng hút nước nhanh hơn các

giống lúa nước.Theo T.T.Chang và ctv., (1972), hầu hết các giống lúa cạn địa phương

thường có thân to và dày, bị già cỗi nhanh chóng khi lúa chín, nên chúng dễ đổ ngã

vào giai đoạn chín Một nghiên cứu về chiều cao cây của 252 giống lúa cạn trong mùa

mưa cho thấy: chiều cao cây dao động từ 80 cm ở các giống lúa cạn Nhật Bản đến 175

cm ở một vài giống lúa nương Thái Lan Các giống lúa cạn châu Phi và Philippine

nhìn chung cao trên 150 cm khi trồng trong điều kiện ruộng cạn [63]

Theo Chang T.T và Benito S.V (1975), lúa cạn thường trỗ muộn 1-15 ngàytrong điều kiện ruộng cạn Phần lớn các giống lúa cạn có kiểu bông to, dài và khoe

bông, có khả năng chống chịu với tác nhân gây hại Theo các tác giả này, đây là đặc

tính mong muốn của bất kỳ giống lúa trồng cạn nào Nhìn chung, hạt lúa cạn thường

tròn và to nên khối lượng 1000 hạt cao, mặc dù vậy vẫn có loại hạt thon dài [63]

c) Nghiên cứu về cấu tạo giải phẫu và hoạt động sinh lý chống chịu hạn:

Một trong những cơ chế tạo nên tính chịu hạn của thực vật là quá trình hìnhthành và tích luỹ proline Nhiều tác giả như Singh (1973); Blum và Ebercon (1976);

Withers và King (1979); Hanson (1980); Stewart và Hanson (1980); Rajagopal và

Sinha (1980) đã nghiên cứu và chứng minh vai trò của proline trong việc cân bằng

nước và giữ nước ở các mô tế bào Bernand (1989) đã xây dựng được phương pháp

xác định được hàm lượng proline trong lá lúa Ở đây, có thể nói rằng proline như là

một yếu tố chống lại sự mất nước ở cây trồng trong giai đoạn thiếu nước Các biểu

hiện chống hạn của cây trồng:

- Khi bộ lá bị stress nước thì khối mô tế bào có sự xâm nhập của proline điều khiển giữ lại hàm lượng nước cao hơn và lá được cứng lên

- Proline kích thích hoạt động của phản ứng nitrat hoá, bảo vệ và kìm hãm hoạt động của enzim trong suốt giai đoạn hạn thiếu nước

- Proline tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất ở giới hạn mất nước nhất định

Theo những nghiên cứu của Perrier (1961); Gates (1968); Blum (1980) trên câylúa mì, có một bộ lá hẹp và xu hướng giảm diện tích lá là sự thích nghi với tình trạng

thiếu nước của cây, làm hạn chế tối đa nhu cầu sử dụng nước [53]

d) Nghiên cứu di truyền tính chịu hạn:

Ở cây lúa tính chịu hạn là do nhiều gen (đa gen) kiểm soát và rất phức tạp Cácgen kiểm soát tính chống chịu có thể trùng lặp nhau với những stress khác nhau Trong

genome của lúa mì và lúa mạch, người ta nhận thấy các ảnh hưởng di truyền kiểm soát

sự phản ứng của cây đối với khô hạn, mặn và lạnh nằm trên cùng bản đồ di truyền

nhiễm sắc thể tương đồng Có ít nhất 10 tính trạng số lượng (QTLs) được tìm thấy đối

với từng tính trạng chống chịu này và chúng nằm chồng nên nhau tại một số vùng

nhiễm sắc thể (Toole và Moya, 1978) [53]

Chống chịu khô hạn là tính trạng cực kỳ phức tạp, bị ảnh hưởng bởi sự thể hiệnđồng thời cả một hệ thống gen mục tiêu (Thomashow 1999; Xiong và ctv., 2002) và bị

ảnh hưởng bởi các yếu tố về môi trường, vật lý, hóa học (Soltis và Soltis 2003) Điều này

làm cho những tiến bộ nhất định về cải biên di truyền tính chống chịu khô hạn xảy ra rất

chậm chạp Sự phát triển nhanh chóng của ngành genome học chức năng và công nghệ

sinh học trong thời gian gần đây đã cung cấp cho các nhà khoa học cơ hội mới để cải tiến

tính trạng chống chịu khô hạn Chiến lược có hiệu quả đã được ghi nhận là làm gia tăng

lượng đường dễ hòa tan, các hợp chất cần thiết thông qua tiếp cận với kỹ thuật chuyển nạp

gen Những hợp chất đó là: proline, trehalose, betaine và mannitol, đóng vai trò như

những thể bảo vệ thẩm thấu (osmoprotestants); trong vài trường hợp, chúng ổn định được

các phân tử chức năng dưới điều kiện bị stress (Kishor và ctv., 1995; Hayashi và ctv.,

1997; Shen và ctv., 1997; Garg và ctv., 2002) [52]

Theo Ray Wu và Ajay Garg (2003) thuộc trường Đại học Cornell (Mỹ), hợpchất có khả năng cải tiến tính chống chịu hạn, chịu mặn và nhiệt độ thấp ở cây lúa là

một loại đường đơn, gọi là trehalose Trehalose có thể hoạt động như nước thay thế

trên bề mặt của các protein ở lớp màng tế bào khi xảy ra thiếu hụt nước trầm trọng,

ngăn chặn sự kết tinh hay biến chất các protein, giữ cho các hoạt động sinh hoá, sinh lý

diễn ra bình thường Các gen mã hoá enzyme tổng hợp trehalose là

trehalose-6-phosphate synthase(TPS) và trehalose-6-trehalose-6-phosphate phosphatase (TPP)

Robert Locy và Narendra Singh (1996) thuộc trường Đại học Auburn (Mỹ) chorằng, còn nhiều hợp chất hoá học khác có vai trò tương tự trehalose trong việc bảo vệ

cây trồng chống lại hạn như: các axit amin (proline), polyamine, protein, glycine

betaine, sorbitol, marnitol, Các loài thực vật khác nhau thì sử dụng loại hoá chất

khác nhau

Hiện tượng nông học WUE trong cây lúa đã được Karaba và ctv nghiên cứu khá

hệ thống với sự thể hiện của gen HRD chuyển nạp từ Arabidopsis Cây lúa chống hạn

tiêu thụ nước ít biểu thị sự kiện sinh khối rễ tăng lên trong điều kiện có tưới trở lại

Gen HDR với yếu tố chuyển mã AP2/ERF, được phân lập trong dòng đột biến của

Arabidopsis (theo kiểu gắn thêm chức năng) hrd-D, điều khiển tính trạng sức mạnh

của rễ, sự phân nhánh, tế bào biểu bì, độ dầy của lá với tỷ lệ lục lạp tăng cao trong tế

bào mesophyll, làm thúc đẩy hiện tượng đồng hóa quang hợp và hiệu suất quang hợp

(Karaba và ctv., 2007) [71]

1.2.4 Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trong nước

1.2.4.1 Sản xuất lúa chịu hạn ở Việt Nam và vùng Nam Trung bộ, Tây Nguyên.

Ở Việt Nam, diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong đó có 2,2 triệu ha

là đất thâm canh, chủ động tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha là đất canh tác lúa

có những khó khăn Trong 2,1 triệu ha có khoảng 0,5 triệu ha lúa cạn và 0,8 triệu

ha nếu gặp mưa to, tập trung sẽ bị ngập úng và còn lại 0,8 triệu ha là đất bấp bênh

nước (Vũ Tuyên Hoàng, 1995) Năng suất lúa cạn, lúa nương hay năng suất lúa ở các

vùng bấp bênh nước tưới rất thấp, chỉ đạt trên dưới 10-12 tạ/ha, bằng 30-50 % NS bình

quân của cả nước Theo Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính (1995) [18]

Tại Hội thảo tiềm năng, thách thức và triển vọng phát triển cây lúa cạn ở nhữngvùng sinh thái khô hạn vào ngày 24/4/2002 do Bộ Nông nghiệp và PTNT phối hợp với

Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) tổ chức đã cho biết, hiện cả nước có khoảng hiện

cả nước có khoảng 199.921 ha lúa cạn, chủ yếu phân bố ở các tỉnh miền núi phía Bắc

(54,3 %); Tây Nguyên (25,3 %) còn lại là vùng núi thuộc các tỉnh Bắc Trung bộ (6,0

%); Duyên hải miền Trung (9,3 %), Theo báo cáo của các địa phương, sản lượng lúa

cạn toàn quốc năm 2001 đạt khoảng 241 nghìn tấn Tuy chiếm một diện tích không lớn

so với diện tích lúa nước nhưng lúa cạn là cây trồng truyền thống, là phương thức giải

quyết lương thực tại chỗ đối với đồng bào các dân tộc ít người vùng núi Phát triển lúa

cạn góp phần ổn định đời sống, hạn chế du canh du cư đốt nương làm rẫy, giữ gìn, bảo

vệ môi trường sinh thái, nhất là đối với các tỉnh có tỷ lệ lúa cạn cao so với tổng diện

tích lúa của tỉnh Theo Hoàng Giang (2002) [8]

Vùng Nam Trung bộ và Tây Nguyên do đặc điểm khí hậu có 2 mùa rõ rệt làmùa mưa và mùa khô Mùa khô vùng Nam Trung bộ từ tháng 1 đến tháng 8, vùng Tây

Nguyên từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau Do lượng mưa phân bố không đều trong

năm cộng với địa hình phức tạp, ngắn và dốc nên thường gặp mưa lũ lớn trong mùa

mưa và hạn hán trong mùa khô gây ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp

Diện tích sản xuất lúa phụ thuộc vào nước trời còn khá lớn Theo số liệu củaTổng cục thủy lợi thì năm 2011, tổng diện tích trồng lúa ở vùng Nam Trung bộ (chưa

tính Ninh Thuận và Bình Thuận) là 391.039 ha trong đó diện tích lúa hoàn toàn phụ

thuộc nước trời là 26.058 ha (ĐX 7.057 ha; Hè Thu 17.001 ha; Vụ Mùa 2.000 ha)

Vùng Tây Nguyên, tổng diện tích gieo trồng lúa năm 2011 là 215,94 ha trong đó có

14.141 ha phụ thuộc nước trời (ĐX 7.451 ha; Vụ Mùa 6.690 ha) Như vậy, trong năm

2011 vùng Nam Trung bộ và Tây Nguyên có khoảng 40.179 ha sản xuất lúa hoàn toàn

phụ thuộc vào nước trời theo Cục Trồng Trọt (2011) [49]

Năm 2012, ở vùng DHNTB, vụ Hè Thu gió Tây Nam khô nóng thổi liên tụcnhiều ngày, nắng nóng gay gắt, nhiệt độ cao làm thiếu nước gây ảnh hưởng đến sinh

hoạt và sản xuất các tỉnh Quảng Nam, Đà Nẵng và Phú Yên Theo báo cáo của Sở

Nông nghiệp và PTNT tỉnh Quảng Nam có 2.535 ha lúa ở huyện Điện Bàn, Quế Sơn,

Hiệp Đức, Tiên Phước bị ảnh hưởng do nắng hạn, trong đó trên 1.000 ha bị thiệt hại

nặng và 350 ha lúa ở huyện Quế Sơn mất trắng; Tại thành phố Đà Nẵng hạn hán ảnh

hưởng đến trên 500 ha lúa huyện Hòa Vang và 90 ha bị xâm nhập mặn thuộc trạm bơm

Tứ Câu quận Ngũ Hành Sơn;

Vùng Tây Nguyên, Vụ Mùa năm 2012 các tỉnh Nam Tây Nguyên, từ tháng 5

đến cuối tháng 7 ít mưa, hạn hán đã gây thiệt hại cho 23.932 ha hoa màu, trong đó 915

ha lúa bị mất trắng Các tỉnh phía Bắc Tây Nguyên, các huyện phía Đông Trường Sơn,

trong tháng 7-8 lượng mưa thấp gây hạn cục bộ tại một số huyện phía Đông Nam tỉnh

Gia Lai

Năm 2013, theo báo cáo tổng kết của Cục Trồng trọt thì ngay từ đầu vụ Đôngxuân đã xuất hiện khô hạn trên toàn vùng Miền Trung và Tây Nguyên Hầu hết các hồ,

đập lượng nước đạt 50-70% dung tích thiết kế, một số nơi ở Quảng Nam, Đà Nẵng,

Bình Định chỉ đạt 20-40 % dung tích thiết kế Tình hình nắng hạn xảy ra liên tục suốt

cả vụ Đông xuân, nhất là các tỉnh vùng Tây Nguyên ở giai đoạn giữa mùa khô (tháng

2; 3), nắng nóng gay gắt nên các hồ đập, sông, suối cạn kiệt, mực nước ngầm giảm

thấp gây nên khô hạn nghiêm trọng Theo thống kê của các tỉnh Tây Nguyên, toàn

vùng có 14.052 ha lúa và hoa màu bị khô hạn (chiếm 13 % diện tích gieo trồng), trong

đó có 4.293 ha bị mất trắng; 57.783 ha cà phê và hồ tiêu bị khô hạn (11,7 % diện tích

cà phê toàn vùng) [50]

1.2.4.2 Tình hình nghiên cứu về lúa chịu hạn ở Việt Nam:

* Nghiên cứu về phương pháp đánh giá tính chịu hạn:

Kết quả nghiên cứu của Trần Nguyên Tháp,Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn TấnHinh, Trương Văn Kính (2002) [42], cho thấy, vai trò của gen chống hạn trong sự điều

chỉnh hàm lượng proline ở lá lúa khi điều kiện môi trường thay đổi Trong điều kiện

khủng hoảng nước, hàm lượng proline có sự khác nhau giữa các giống lúa cạn và lúa

nước Các giống chịu hạn tốt được biểu thị bởi hàm lượng proline trong lá cao, đặc

điểm chịu hạn và mức suy giảm năng suất thấp Sự khác nhau về hàm lượng proline

của các giống lúa cạn và lúa nước làm sáng tỏ vai trò của gen đối với cơ chế chống lại

sự mất nước ở điều kiện gieo trồng cạn

Để xây dựng chỉ tiêu chọn giống lúa chịu hạn, Trần Nguyên Tháp (2000) [41]đãnghiên cứu các đặc trưng cơ bản của giống lúa chịu hạn.Từ kết quả thu được, Tác giả

đã đề xuất một mô hình chọn giống lúa chịu hạn Trên cơ sở đánh giá khả năng chống

chịu hạn nhân tạo của cây lúa ở trong phòng, tác giả khuyến cáo nên chọn nồng độ

muối KClO3 3 % hoặc nồng độ đường Saccarin 0,8-1,0 % để xử lý hạt

* Nghiên cứu và sử dụng chỉ thị phân tử trong chọn tạo giống lúa chịu hạn:

Theo Bùi Chí Bửu (2005) [3], QTL định vị trên các nhiễm sắc thể 1, 2, 3, 4, 5,

7, 8, 9 đã được phân tích, trên cơ sở quần thể DH của tổ hợp lai IR62266/CT9993 tại 3

địa điểm khác nhau trong 3 năm liên tục Đặc biệt chú ý nhiễm sắc thể số 3 và số 5, nó

tập hợp nhiều QTL có liên quan đến tính chống chịu khô hạn

Đã phát triển được chỉ thị STSG20 để đánh giá tính chịu hạn ở lúa (Lê Thị BíchThuỷ và cs., 2004 [44]) Với dự án do tổ chức Rockefeller (Mỹ) tài trợ lần đầu tiên ở

Việt Nam, phòng Di truyên tế bào thực vật đã thành công trong việc lập bản đồ di

truyền phân tử và định vị một số locus kiểm soát tính chịu hạn ở lúa cạn Việt Nam

(Nguyễn Đức Thành và cs., 1999, Nguyễn Thị Kim Liên và Nguyễn Đức Thành, 2002,

Nguyễn Thị Kim Liên và cs., 2003, Nguyễn Đức Thành và cs., 2003) Bản đồ di truyền

phân tử được xây dựng dựa trên sự phân ly các chỉ thị phân tử SSR và AFLP trong

quần thể tự phối giữa hai giống lúa cạn Việt Nam Bản đồ được xây dựng với 239 chỉ

thị phân tử (36 chỉ thị SSR và 203 chỉ thị AFLP) phủ trên 3971,1 cM, với khoảng cách

trung bình giữa các chỉ thị là 16,62 cM (Thanh et al., 2006)

Nguyễn Thị Lang và Bùi Chí Bửu (2007) [2], qua đánh giá quần thể lai OCT1490/WAB880-1-38-18-20-P1-HB (với 229 cây BC2F2) và quần thể lai OCT

1490/WAB881 SG9 229 BC2F2 và OCT 4495 / IR65195-3B-2-2-2-2 (100 F2) Sự thể

hiện tính chống chịu khô hạn được quan sát thông qua những tính trạng cụ thể như

hình thái rễ cây, lá, chồi thân, phản ứng co nguyên sinh, bao phấn, qúa trình trỗ bông

Khi phân tích quần thể OCT 1490/WAB880-1-38-18-20-P1-HB ở thế hệ F1, có 86,6%

cá thể nghiêng lệch về bố và 15,3 % nghiêng lệch về mẹ OCT 1490 Tần suất biến

thiên của tính trạng DRR trong phân bố chuẩn Locus RCT 201 trên nhiễm sắc thể số

9, được xác định liên kết chặt chẽ với tính trạng mục tiêu DRR, với gía trị R2 = 20,73

% Ở tổ hợp lai OCT 1490/WAB881 SG9, biến thiên của kiểu hình được giải thích bởi

quãng giữa RCT 201-RCT 238 là 32,28 %, rất đáng chú ý Quãng giữa này đều được ghi

nhận trong cả hai quần thể của OCT 1490/WAB880-1-38-18-20-P1-HB và OCT

1490/WAB881 SG9 Tổng chiều dài được bao phủ bởi marker đa hình trên nhiễm sắc thể

số 9 là 290,4 CM Đa hình của quần thể phân ly tại locus RCT 201trên nhiễm sắc thể số 9,

với băng của bố ở vị trí 225 bp, và băng của mẹ ở vị trí 210 bp RCT 201 được đề nghị sử

dụng cho nội dung chọn tạo giống lúa chống chịu khô hạn nhờ chỉ thị phân tử

Theo Nguyễn Thị Thanh Thủy và CTV (2012) [50], đã nghiên cứu và xác định

các locus kiểm soát tính chịu hạn ở lúa (oryza sativa L.) địa phương Việt Nam Trong

nghiên cứu này tác giả sử dụng hai giống lúa bố mẹ là Khẩu noong mó có khả năng

chống chịu hạn tốt với điều kiện khô hạn và giống lúa thuần Q5 để lai tạo Quần thể F2

được phân tích đa hình với các chỉ thị SSR Kết quả sàng lọc trên 205 chỉ thị phân tử

SSR đã thu được 48 chỉ thị cho đa hình rõ nét giữa hai giống lúa bố, mẹ chiếm tỷ lệ

23,41 % Quần thể F2 của Khẩu noong mó x Q5 gồm 130 cá thể được sử dụng để phân

tích kiểu gen thông qua hệ thống tiêu chuẩn SES, IRRI Kết quả phân tích các locus

kiểm soát tính trạng số lượng (QTL) bằng phương pháp ANOVA một nhân tố, bước

đầu đã xác định được 7 QTL có liên quan đến kiểu hình chịu hạn trên các nhiễm sắc

thể số 4,8,9 và 11, trong đó có 3 QTL liên quan đến độ cuốn lá, 2 QTL có liên quan

đến độ khô lá và 2 QTL liên quan đến khả năng phục hồi của cây trong điều kiện hạn

hán

1.2.4.3 Nghiên cứu kỹ thuật canh tác lúa chịu hạn:

Các kết quả nghiên cứu trong đề tài nghiên cứu chọn tạo giống lúa cho vùngkhó khăn giai đoạn 2001-2005 do PGS TS Nguyễn Tấn Hinh làm chủ nhiệm cho thấy:

Khi gieo trồng giống lúa chịu hạn LC93-1 tại Mộc Châu – Sơn La cho năng suất cao

nhất (đạt 53,4 tạ/ha) ở thời vụ từ 10-15/5, tiếp đó là thời vụ 29-30/5 (27,6 tạ/ha) Gieo

cấy trong tháng 6 giống LC93-1 cho năng suất thấp nhất [13]

- Kết quả nghiên cứu năm về thời vụ gieo trồng đối với giống lúa chịu hạnLC93-1 tại Yên Bình- Yên Bái cho thấy: Khi gieo vào 10-11/5 sẽ đạt năng suất cao

(53,4 tạ/ha Khi gieo từ 29-30/5 thì năng suất chỉ đạt 27,6 tạ/ha Nếu gieo vào 16-17/5

thì đạt năng suất thấp nhất (19,7 tạ/ha)

- Đối với giống lúa LC 93-1 khi cấy công thức 40 khóm/CT 2 với nền phân 90N+ 90P2O5 + 90 K2O đạt năng suất cao nhất (36,0 tạ/ha) Đối với CH5 cũng cho kết quả

tương tự (đạt năng suất 32,8 tạ/ha) theo Nguyễn Tấn Hinh (2007) [13]

Năm 1992, Nguyễn Thị Lẫm tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của đạm đến sinhtrưởng phát triển và năng suất của một số giống lúa cạn Theo tác giả, đạm có ảnh

hưởng đến sự phát triển bộ rễ lúa gieo trồng cạn, khi lượng đạm tăng, độ dày vỏ và số

bó mạch của rễ tăng, tạo điều kiện tốt cho quá trình vận chuyển và tích luỹ Khi bón 60

kg N/ha đối với lúa cạn địa phương, năng suất cao và hiệu suất sử dụng lớn (13-14 kg

thóc/kg N) Nhưng nếu vượt quá ngưỡng đạm thích hợp, các chỉ tiêu trên không tăng

Mặt khác, tác giả cho rằng nên hạn chế bón đạm khi gặp hạn [27]

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Ngân (1993) [33] về ảnh hưởng của 2 môitrường đến sinh trưởng của lúa nước và lúa cạn, qua nghiên cứu 35 giống lúa cạn và 35

giống lúa nước gieo trồng trong 2 điều kiện đủ nước và hạn đã nhận xét: khi thay đổi

điều kiện từ ruộng nước sang ruộng cạn hoặc ngược lại thì các giống lúa cạn không

biến động nhiều về chiều cao cây và thời gian sinh trưởng Cùng trong điều kiện đó thì

các giống lúa nước biến động rất lớn Thời gian sinh trưởng khi gieo khô của lúa nước

thấp hơn khi gieo trong điều kiện có nước từ 4 - 20 ngày Chiều cao cây khi gieo khô

của lúa nước thấp hơn gieo nước: 30 cm nhưng của lúa cạn thì ít biến động Đây là

khác nhau cơ bản giữa lúa cạn và lúa nước

1.2.4.4 Về kết quả chọn tạo giống lúa chịu hạn:

Viện Cây lương thực và cây thực phẩm đã tiến hành nghiên cứu chọn tạo đượcnhiều giống lúa chịu hạn phát triển vào sản xuất ở các vùng nước bấp bênh như: CH2,

CH3, CH133 Năm 2008 giống lúa CH207 và năm 2010 giống CH208 được công

nhận sản xuất thử và hiện nay đang được mở rộng trong sản xuất ở vùng miền núi phía

Bắc, Miền Trung và Tây Nguyên

Giống CH207 do tác giả Nguyễn Tấn Hinh, Nguyễn Trọng Khanh và cộng sự

tạo ra bằng phương pháp lai hữu tính từ tổ hợp Lúa nương Hà Giang và Nông nghiệp

`75-6 và chọn lọc theo phương pháp phả hệ Giống có tiềm năng năng suất đạt 45-55

tạ./ha trong điều kiện nước bấp bênh, điều kiện chủ động nước tưới năng suất đạt

57-65 tạ/ha [13]

Giống CH208 được lai tạo từ tổ hợp lai: Mố/C22/IR38803-1 Giống có tiềmnăng năng suất đạt 45-50 ta./ha trong điều kiện nước bấp bênh Nếu bị hạn nặng có thể

đạt 32-35 tạ/ha Hiện nay ở Viện Cây lương thực- Cây Thực phẩm còn có một số giống

lúa chịu hạn triển vọng như: CH209, CH210, CH211 và CH16…đang được tiếp tục

nghiên cứu để phát triển vào sản xuất trong thời gian tới

Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam đã chọn được các giống lúacạn địa phương và chịu hạn tốt từ nguồn INGER như: LC88-66; LC88-67-1; LC90- 4;

LC90-5; LC93-1; LC93- 4; LC90-12; Đây là những giống lúa đang được phát triển

mạnh ở Tây Nguyên, miền Đông Nam bộ và một số tỉnh miền núi và Trung du Bắc bộ,

đạt năng suất cao 28-30 tạ/ha trong điều kiện nước trời Năm 2010, Viện có 2 giống

lúa cạn được công nhận sản xuất thử là LC.227 và LC408, năng suất đạt 3,0- 4,5

tấn/ha Kết quả xây dựng mô hình tại Easup- Đăk Lắk năm 2009 cho kết quả giống lúa

cạn LC227 đạt từ 3,5-4,5 tạ/ha và giống LC 408 đạt năng suất từ 3,5- 3,8 tấn/ha [48]

Theo tác giả Lê Thị Bích Thủy (2004) đã tiến hành chọn tạo được ba dòng chịu hạntriển vọng là: C71.5.2, C71.5.15 và C71.30.6 Tác giả cho rằng, cần tiếp tục đánh giá dòng

để phát triển thành giống chịu hạn dựa trên kết quả đánh giá khả năng chịu hạn bằng chỉ

thị phân tử, gây hạn nhân Các dòng này có tính chịu hạn hơn hẳn giống C71, thời gian

sinh trưởng ngắn, chiều cao cây thấp, khối lượng 1000 hạt và năng suất khóm cũng như

hàm lượng protein đều cao hơn so với giống C71 gốc, đồng thời bước đầu đề xuất quy

trình tạo chọn lúa chịu hạn bằng đột biến bức xạ và chỉ thị phân tử [44]

Áp dụng phương pháp đột biến thực nghiệm trong công tác chọn tạo giống lúacác nhà khoa học Việt Nam đã chọn tạo thành công nhiều giống lúa mới cho năng suất

cao, phẩm chất tốt, khả năng thích ứng rộng (trong đó có giống lúa chịu hạn) Ngoài

ra, những cá thể đột biến mang một số đặc tính có lợi khác như: Thấp cây, chống đổ,

chín sớm, năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất lợi, hàm

lượng Protein cao, hàn lượng amylose thấp được dùng làm vật liệu trong lai tạo

giống [31]

Kết quả nghiên cứu của Hoàng Quang Minh và cộng sự từ 2009 đến 2011 vềđánh giá biến đổi di truyền của các cá thể đột biến thu được từ chiếu xạ lặp lại liên tiếp

trên một số giống lúa đã đi đến kết luận: Tia gama (nguồn Co60) làm tăng tỷ lệ hạt

lép/bông ở cây lúa Số hạt lép/bông tăng theo chiều tăng của liều lượng xử lý và số lần

xử lý Xử lý chiếu xạ lặp lại 3 lần liên tiếp làm tăng tần số và số loại đột biến ở các

giống lúa nghiên cứu Xử lý lặp lại 3 lần liên tiếp ở liều lượng 10 krad thường cho các

dạng đột biến thay đổi chiều cao cây, cấu trúc bông, hình dạng và cấu trúc bộ lá lúa

Xử lý lặp lại 3 lần liên tiếp ở liều lượng 20 krad thường cho các dạng đột biến thay đổi

về kích thước và màu sắc hạt, kích thước thân và cấu trúc khóm lúa [48].

Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội cũng đẩy mạnh việc thu thập, đánh giá

và chọn lọc bồi dục nguồn vật liệu địa phương phục vụ cho công tác chọn tạo giống

lúa hạn ở vùng núi Tây Bắc Việt Nam Kết quả là đã thu thập được 60 mẫu giống địa

phương, đánh giá và chọn lọc được một số dòng triển vọng như G4, G6, G10, G13,

G14, G19, G22, G24,… (Vũ Văn Liết và cộng sự., 2004 [29]) Hiện nay các vật liệu

này đang được nghiên cứu và chọn lọc ở viện Nghiên cứu lúa của trường

Từ năm 2004 và năm 2008, Viện Bảo vệ thực vật đã nghiên cứu chọn lọc từ tậpđoàn giống lúa cạn nhập nội từ IRRI và đã xác định được một số giống như: LC93-1,

LC93-2, LC93-4 Các giống lúa cạn cải tiến này tỏ ra ưu thế vượt trội hơn các giống

lúa cạn thế hệ trước và giống lúa cạn địa phương Điển hình như LC93-1có thời gian

sinh trưởng từ 115-125 ngày, thích hợp với vùng cao ở Phía Bắc, Miền Trung và Tây

Nguyên LC93-1 có năng suất cao gấp rưỡi đến gấp đôi giống lúa cạn địa phương, chất

lượng tốt [48]

Năm 2006-2008, Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Duyên hải Nam Trung

bộ đã tiếp nhận 145 dòng lúa triển vọng chịu hạn từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế

(IRRI) Kết quả nghiên cứu đã xác định được một số giống có khả năng chịu hạn tốt,

năng suất đạt từ 35- 40 tạ/ha, thích hợp với vùng bấp bênh nước ở vùng Nam Trung bộ

và Tây Nguyên như: IR 78936-139, IR 78913-3, IR78936-139-13-13-13

Năm 2008, Viện KHKT Nông Lâm nghiệp Miền núi phía Bắc đã khảo nghiệmtập đoàn giống lúa chịu hạn và đã đã xác định được giống IR74371-3-1-1 đạt 58.33

tạ/ha cao hơn giống đối chứng LC93-4 là 31.67 tạ (118.75 %), tiếp đến là LUYIN46

đạt 53.33 tạ/ha cao hơn đối chứng 26.67 tạ/ha (100 %) [ 48]

- Bằng phương pháp chọn giống truyền thống (nhập nội, lai tạo và gây độtbiến), các Viện nghiên cứu đã chọn tạo thành công khá nhiều dòng, giống lúa chịu hạn

như C22, LC93-1, LC93-2, LC88-66, LC88-67-1, LC90-12, LC90-4, LC90-5,

X11, CH2, CH3, CH5, CH7, CH133, CH207 và được phát triển vào sản xuất tại một

số tỉnh miền núi phía Bắc, Duyên hải Miền Trung và Tây Nguyên Tuy nhiên, do thời

gian sinh trưởng còn dài, năng suất kém ổn định, khả năng chống đổ, chống chịu sâu

bệnh chưa tốt nên việc mở rộng vào sản xuất còn hạn chế [48]

Hiện nay biến đổi khí hậu đã và đang là mối quan tâm chung của tất cả cácnước trên thế giới Đối với vùng Nam Trung bộ và Tây Nguyên, hạn hán hầu như

thường xuyên xảy ra gây mất ổn định trong sản xuất, ảnh hưởng lớn đến đời sống của

nhân dân Việc chống hạn thường gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn nước, các hồ

chứa nước thượng nguồn cũng bị cạn kiệt BBởi vậy, việc nghiên cứu chọn tạo các

giống lúa có khả năng chịu hạn tốt để phát triển vào sản xuất là một trong những giải

pháp rất tích cực, có tính khả thi cao

Chương 2 MỤC TIÊU,NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Chọn được 1 -2 dòng lúa chịu hạn triển vọng có thời gian sinh trưởng dưới 120ngày, năng suất tối thiểu đạt 35 tạ/ha trong điều kiện nước trời, chất lượng khá

(amylose ≤ 23 %), thích hợp điều kiện canh tác Ở Bình Định Từ đó đưa vào sản xuất

tại các vùng không chủ động nước tưới

2.2 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM CỦA THÍ NGHIỆM

2.2.1 Thời gian thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm so sánh bộ giống lúa triển vọng (Gồm 20 dòng và 1

đối chứng gồm các giống: DH 11; DH 08; DH 15; DH 12; DH 14; DH 17; DH 36; DH

39; DH 34; D 768; D 761; D 777; D 800; DH 16; DH 26; DH 40; DH 69; DH 71 ; DH

116; DH 13; CH 208 đối chứng) trong vụ hè thu 2014

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật: lượng giống thích hợp cho

giống lúa chịu hạn mới vụ Đông Xuân năm 2014 – 2015 Số lượng giống tham gia: 1

dòng tốt nhất trong thí nghiệm 1

Công thức: CT1: 110 kg; CT2 (đối chứng): 140 kg; CT3: 170 kg và CT4: 200kg

2.2.2 Địa điểm thí nghiệm

Thí nghiệm được thực hiện tại xã Cát Tường, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Đinh

2.2.3 Điều kiện tự nhiên

* Điều kiện đất đai tại các điểm khảo nghiệm

Thí nghiệm được bố trí trên chân đất hai vụ lúa, có thành phần thịt trung bình

và không chủ động nước

Cả 2 thí nghiệm đều được bố trí trên chân đất hai vụ lúa, có thành phần thịttrung bình và không chủ động tưới tiêu

2.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu sự sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, điều kiệnbất thuận, năng suất và chất lượng của 21 dòng, giống lúa trong vụ Hè Thu năm 2014

Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật: lượng giống gieo sạ thích hợp cho giống lúa chịu hạn

mới trong vụ Đông Xuân 2014 -2015

2.4 VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM

Thí nghiệm 1: Số lượng giống thí nghiệm: DH 11; DH 08; DH 15; DH 12; DH

14; DH 17; DH 36; DH 39; DH 34; D 768; D 761; D 777; D 800; DH 16; DH 26; DH

40; DH 69; DH 71 ; DH 116; DH 13; CH 208 đối chứng Các giống, dòng tham gia thí

nghiệm được trình bày ở Bảng 2.1

Bảng 2.1: Danh sách và nguồn gốc các giống lúa tham gia thí nghiệm

STT

123456789101112131415161718192021

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật: lượng giống thích hợp cho

giống lúa chịu hạn mới vụ Đông Xuân năm 2014 – 2015

Lượng giống gieo sạ: CT1: 110 kg; CT2(đối chứng):140 kg; CT3: 170 kg vàCT4: 200 kg

2.5 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

2.5.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối đầy đủ hoàn toàn ngẫu

nhiên RCBD (Randomized Complete Block Design), một yếu tố, ba lần lập lại với 21

công thức (trong đó có một giống đối chứng)

- Bố trí thí nghiệm: Được áp dụng theo quy chuẩn QCVN 55:2011/BNNPTNN

01 Thí nghiệm bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn, với 3 lần lặp lại

- Số ô thí nghiệm: 63 ô

- Diện tích ô thí nghiệm: 4m x 5m = 20 CT 2

- Diện tích thí nghiệm: 20 CT 2 x 63 ô = 1260 CT 2

- Khoảng cách giữa các ô trong cùng lần lập lại: 40 cm

- Khoảng cách giữa các lần lập lại (khối): 40 cm

Thí nghiệm 2 : Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật lượng giống thích hợp cho

giống lúa chịu hạn mới vụ Đông Xuân năm 2014 – 2015

Lượng giống gieo sạ: CT1: 110 kg; CT2 (đối chứng):140 kg; CT3: 170 kg và

CT4: 200 kg

- Bố trí thí nghiệm: Được áp dụng theo quy chuẩn QCVN 55:2011/BNNPTNN

01 Thí nghiệm bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn, với 3 lần lặp lại

- Diện tích ô: (4m x 5m = 20CT 2); khoảng cách ô cách ô 40cm, khoản cách lầnlặp lại 40cm

2.5.2 Quy trình kỹ thuật áp dụng

Theo quy phạm khảo nghiệm giống lúa của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, 10TCN Thí nghiệm bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên (RCBD), lặp lại 3 lần

* Thời vụ:

Vụ Hè Thu năm 2014: Gieo mạ ngày 7/5 và ngày cấy 5/6/2014

Vụ Đông Xuân 2014 – 2015 :Gieo sạ từ ngày 10/ 12 /2014

* Công thức gieo:

Thí nghiệm 1: 140 kg/ha, sạ theo hàng

Thí nghiệm 2: Lượng giống gieo sạ: CT1: 110 kg; CT2 (đối chứng):140 kg;

CT3: 170 kg và CT4: 200 kg sạ theo hàng

* Đất: đất làm thí nghiệm phải đại diện cho vùng sinh thái khảo nghiệm, có độ

phì đồng đều, bằng phẳng

* Lượng phân bón và cách bón phân: (chung cho cả hai vụ)

- Lượng phân bón: (Tính cho 1 ha)

Phân chuồng: 10 tấn

Phân đạm: 120 kg N

Phân lân: 80 kg P2O5.Phân kali: 80 kg K2O

hoặc tưới lang nước

- Phòng trừ sâu bệnh: khi có sâu, bệnh theo dỏi có số liệu, vượt ngưỡng cho phép mới phun thuốc BVTV

- Thu hoạch: Thu hoạch khi lúa chín khoảng 85 %-95 % số hạt trên bông đã

chín trước khi thu hoạch, thu riêng 10 khóm đã được theo dõi từ đầu vụ để tiến hành

đo đếm các chỉ tiêu trong phòng Thu riêng từng ô, phơi khô khi hạt đạt độ ẩm 14 %,

đem làm sạch và đem cân khối lượng thực thu

2.6 CHỈ TIÊU NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP THEO DÕI

Phương pháp đánh giá bằng mắt được thực hiện qua quan sát toàn ô thí nghiệm,trên từng cây hay các bộ phận của cây và cho điểm Các chỉ tiêu định lượng được đo

đếm trên cây mẫu hoặc toàn ô thí nghiệm Các mẫu lấy ngẫu nhiên, trừ cây ở rìa ô

Các chỉ tiêu được theo dõi theo đúng giai đoạn sinh trưởng thích hợp của cây lúa

Quan sát và đánh giá các chỉ tiêu theo thang điểm đánh giá của IRRI (StandardEvaluation Sytem For – Rice, 1996) và quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về khảo nghiệm

giá trị canh tác và sử dụng của giống QCVN 01-55: 2011/BNNPTNT

Thí nghiệm 1, 2: