Đánh giá đặc điểm hình thái và nông sinh học của các mẫu giống lúa nương được thu thập tại các huyện miền tây, tỉnh nghệ an trong điều kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời trồng trong vụ mùa 2015

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH VŨ THỊ DIỆU LINH ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ NÔNG SINH HỌC CỦA CÁC MẪU GIỐNG LÚA NƯƠNG ĐƯỢC THU THẬP TẠI CÁC HUYỆN MIỀN TÂY, TỈNH NGHỆ AN

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

VŨ THỊ DIỆU LINH

ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ NÔNG SINH HỌC CỦA CÁC MẪU GIỐNG LÚA NƯƠNG ĐƯỢC THU THẬP TẠI CÁC HUYỆN MIỀN TÂY, TỈNH NGHỆ AN TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ TƯỚI VÀ ĐIỀU KIỆN NHỜ NƯỚC TRỜI TRỒNG TRONG VỤ MÙA 2015

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KỸ SƯ NGÀNH NÔNG HỌC

NGHỆ AN, NĂM 2016

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

ĐÁNH GIÁ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI VÀ NÔNG SINH HỌC CỦA CÁC MẪU GIỐNG LÚA NƯƠNG ĐƯỢC THU THẬP TẠI CÁC HUYỆN MIỀN TÂY, TỈNH NGHỆ AN TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ TƯỚI VÀ ĐIỀU KIỆN NHỜ NƯỚC TRỜI TRỒNG

Người hướng dẫn: Th.S Nguyễn Tài Toàn

Th.S Cao Thị Thu Dung

NGHỆ AN, NĂM 2016

LỜI CAM ĐOAN

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

Tôi xin cam đoan các thí nghiệm để thu thập số liệu trong khóa luận đã được chính bản thân tôi tiến hành với sự đồng ý và hướng dẫn của ThS Nguyễn Tài Toàn và ThS Cao Thị Thu Dung - Giảng viên hướng dẫn

Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cảm

ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Vũ Thị Diệu Linh

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới ThS Nguyễn Tài Toàn và ThS Cao Thị Thu Dung đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô giáo trong bộ môn Nông học, các giáo viên trong Trại thực nghiệm Nông học, các cô phụ trách Phòng thí nghiệm tổ bộ môn khoa học cây trồng cùng các anh chị cán bộ tại Viện Khoa học Nông nghiệp Bắc Trung Bộ đã tạo mọi điều kiện về cơ sở vật chất cũng như sự hướng dẫn, giúp đỡ, đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Trường Đại học Vinh, Ban chủ nhiệm Khoa

và các thầy cô giáo, cán bộ Khoa Nông Lâm Ngư đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và những người thân đã động viên giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này Cuối cùng, tôi xin cảm ơn tập thể lớp 53K- Nông học đã cùng chia sẻ giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

Do nhiều yếu tố chủ quan và khách quan nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót hạn chế Kính mong thầy cô giáo và các bạn sinh viên đóng góp để tôi hoàn thiện thêm

đề tài

Xin chân thành cảm ơn!

Nghệ An, ngày 20 tháng 5 năm 2016

Tác giả luận văn

Vũ Thị Diệu Linh

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

1.1 Lý do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục tiêu 2

1.2.2 Yêu cầu 2

1.3 Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 2

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 3

1.3.3 Nội dung nghiên cứu 3

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

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 4

1.1.1 Khái niệm về lúa nương 4

1.1.2 Nguồn gốc của lúa nương 5

1.1.3 Sự phân bố của cây lúa nương 6

1.2 Tình hình sản xuất, nghiên cứu lúa trong và ngoài nước 7

1.2.1 Tình hình sản xuất lúa tại Việt Nam 7

1.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại Nghệ An 8

1.2.3 Tình hình sản suất lúa nương ở Việt Nam 10

1.2.4 Nghiên cứu về lúa nương và lúa chịu hạn trên thế giới 10

1.2.5 Nghiên cứu lúa nương, lúa chịu hạn tại Việt Nam 19

1.3 Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan 23

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

2.1 Địa điểm nghiên cứu 25

2.2 Vật liệu nghiên cứu 25

2.3 Nội dung nghiên cứu 25

2.4.1 Thí nghiệm trong điều kiện có tưới 25

2.4.2 Thí nghiệm trong điều kiện nhờ nước trời 27

2.5 Phương pháp xử lý số liệu 28

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 29

3.1 Các đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa nương 29

3.1.1 Thời gian sinh trưởng 29

3.1.2 Chiều cao thân 29

3.1.3 Đường kính ống rạ 30

3.1.4 Cấu trúc lá đòng của các mẫu giống lúa tham gia thí nghiệm 32

3.1.5 Đặc điểm bông và hạt của các mẫu giống tham gia thí nghiệm 33

3.2 Các đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa nương 38

3.2.1 Đặc điểm hình thái lá của các mẫu lúa nương 39

3.2.2 Đặc điểm hình thái hạt của các mẫu giống lúa nương 42

3.2.3 Đặc điểm hình thái bông của các mẫu giống lúa nương 42

3.3 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các mẫu giống lúa 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52

1 Kết luận 52

2 Kiến nghị 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO 53

NSLT Năng suất lý thuyết

NSTT Năng suất thực thu

KHKTNN Khoa học kỹ thuật nông nghiệp

IRAT Viện nghiên cứu nông nghiệp nhiệt đới IITA Viện nông nghiệp nhiệt đới quốc tế CIAT Trung tâm nông nghiệp nhiệt đới quốc tế IRRI Viện Nghiên Cứu Lúa Quốc Tế

FAO Tổ chức Nông lương thế giới

ICA Viện Nông nghiệp Cô-lôm-bia

IAC Viện Nông nghiệp Campinas

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam giai đoạn

2003-2014 7 Bảng 1.2 Tình hình sản xuất lúa của Nghệ An thời kỳ 2004- 2014 9 Bảng 2.1 Danh sách các mẫu giống lúa thí nghiệm trong vụ mùa 2015 26 Bảng 3.1 Một số đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa nương trong 2 điều

kiện môi trường trong vụ Mùa 2015 31 Bảng 3.2 Chiều dài, chiều rộng và góc lá đòng ở 2 điều kiện môi trường 34 Bảng 3.3 Chiều dài bông ở 2 điều kiện môi trường của các mẫu giống lúa nương

trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An 35 Bảng 3.4 Một số đặc điểm về hình dạng hạt thóc và gạo của các mẫu giống lúa

nương trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An 37 Bảng 3.5 Các đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa 2015

tại Nghệ An 40 Bảng 3.6 Một số chỉ tiêu hình thái lá của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa

2015 tại Nghệ An 41 Bảng 3.7 Các đặc điểm hình thái hạt của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa

2015 tại Nghệ An 43 Bảng 3.8 Một số chỉ tiêu hình thái bông của các mẫu giống lúa nương trong vụ

Mùa 2015 tại Nghệ An 44 Bảng 3.9 Các yếu tố cấu thành năng suất ở 2 điều kiện môi trường của các mẫu

giống lúa nương trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An 46 Bảng 3.10 Các yếu tố cấu thành năng suất ở 2 điều kiện môi trường của các mẫu

giống lúa nương trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An 48 Bảng 3.11 Năng suất của các mẫu giống lúa nương ở 2 điều kiện môi trường

trong vụ Mùa 2015 tại Nghệ An 49 Bảng 3.12 Phân nhóm các tính trạng của các mẫu giống lúa nương trong vụ Mùa

2015 tại Nghệ An 50

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

là đất thâm canh lúa, chủ động tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha là đất canh tác lúa trong điều kiện khó khăn Trong 2,1 triệu ha trên có khoảng 0,5 triệu ha lúa nương, khoảng 0.8 triệu ha nếu có mưa to và tập trung thì hay bị ngập úng và còn lại là khoảng 0,8 triệu ha là đất bấp bênh nước [14] Theo số liệu thống kê năm 2006, diện tích gieo trồng lúa hàng năm có khoảng 7,3 -7,5 triệu ha, thì có tới 1,5 - 1,8 triệu ha thường bị thiếu nước và khoảng 1,5 - 2,0 triệu ha cần phải có sự đầu tư để chống úng khi gặp mưa to và tập trung [8]

Hiện nay nhân loại đang đứng trước các vấn đề về quản lý nguồn nước và sự biến đổi nhanh chóng của khí hậu toàn cầu Quá trình sa mạc hóa tăng lên là hậu quả của việc thiếu nguồn nước cho cây trồng sinh trưởng phát triển Sự khan hiếm nước tưới phục vụ cho nông nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần đây Khô hạn là yếu tố tự nhiên ảnh hưởng lớn nhất đến an toàn lương thực thế giới Các nhà khoa học đều khẳng định, khô hạn ảnh hưởng nghiêm trọng đến an toàn lương thực của nhân loại và tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là

vô tận Bên cạnh đó, áp lực dân số kèm theo sự phát triển của các đô thị đã làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và các ngành công nghiệp Chính vì vậy, thiếu nước tưới trong sản xuất nông nghiệp là vấn đề đang được dự báo cấp thiết trên qui mô toàn cầu Với tầm quan trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên cho đầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn, chịu mặn và chịu ngập úng trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng trên toàn thế giới [1]

Việt Nam nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa, là một nước đang phát triển, sản xuất nông nghiệp còn chiếm một tỷ trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân Đất đồi núi chiếm ¾ diện tích lãnh thổ, ở những vùng đồi núi đất nông nghiệp chủ yếu là đất dốc,

khác chủ yếu nhờ nước trời Lúa nương được đồng bào miền núi canh tác như một cây trồng chính, ở mỗi địa phương nhiều loại giống lúa đã được đưa vào sản xuất, chất lượng gạo thơm ngon trở thành những đặc sản

Chính vì vậy, để nâng cao năng suất và chất lượng lúa trong điều kiện khô hạn nhằm chọn lọc và lưu giữ những nguồn giống lúa nương tốt Việc nghiên cứu, đánh giá các mẫu giống lúa nương địa phương ở các điều kiện canh tác khác nhau (có tưới

và nhờ nước trời) được xem là một công việc quan trọng góp phần đánh giá sự biểu hiện của các mẫu giống để đưa vào các chương trình chọn tạo giống cho vùng khó khăn Lúa nương có ưu thế sử dụng nước trời, khả năng mất trắng ít xảy ra Từ lâu, chúng thích nghi rất tốt với điều kiện khô cằn và là một nguồn gen chịu hạn quý cho công tác lai tạo giống lúa chịu hạn Bên cạnh đó, các giống lúa nương địa phương vẫn còn nhiều hạn chế: thời gian sinh trưởng dài, chỉ trồng được một vụ (mùa mưa), độ thuần di truyền không cao, chịu thâm canh kém và khả năng chịu hạn cũng khác nhau

Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá đặc điểm hình thái và nông sinh học của các mẫu giống lúa nương được thu thập tại các huyện miền Tây, tỉnh Nghệ An trong điều kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời trồng trong vụ Mùa 2015”

1.2 Mục tiêu và yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu

Đánh giá được sự biểu hiện về các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống trong điều kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời Trên cơ sở đó chọn được các mẫu giống có năng suất khá và chống chịu sâu bệnh làm vật liệu khởi đầu phục vụ công tác chọn tạo giống lúa chịu hạn

1.3 Đối tƣợng, phạm vi và nội dung nghiên cứu

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng 20 mẫu giống lúa nương được thu thập tại các huyện Kỳ Sơn, Tương Dương trong năm 2013 - 2014 Đây là các mẫu giống truyền thống của các đồng bào dân tộc, chúng được trồng trên các nương rẫy theo hình thức quảng canh

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Trong nghiên cứu này chúng tôi chỉ tập trung đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống lúa nương trong điều kiện có tưới và điều kiện nhờ nước trời Trên cơ sở đó, chúng tôi sẽ tập trung đánh giá mức độ suy giảm các nhóm chỉ tiêu quan trọng nhằm tìm ra được một số giống có năng suất khá phục vụ nhu cầu trồng lúa nhờ nước trời của bà con các đồng bào dân tộc tại các huyện miền núi phía Tây tỉnh Nghệ An

1.3.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1 Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 20 mẫu giống lúa nương trong điều kiện có tưới

Nội dung 2 Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 20 mẫu giống lúa nương trong điều kiện nhờ nước trời

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.4.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học về các giống lúa nương hiện

có tại các huyện miền núi phía Tây tỉnh Nghệ An Đây sẽ là nguồn thông tin có nhiều

ý nghĩa phục vụ công tác chọn tạo giống lúa nói chung và công tác chọn giống lúa chịu hạn nói riêng

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Lúa nương là một bộ phận cấu thành trong sản xuất lúa, được trồng bởi các nông

hộ nhỏ, sinh sống ở các vùng nghèo nhất trên thế giới Tuy năng suất không cao song lúa nương vẫn là loại cây trồng không thể thay thế ở những vùng cao hay các vùng khó khăn về nước tưới , đồng thời là nguồn cung cấp lương thực tại chỗ quan trọng của người dân sống ở vùng cao khó khăn về nước tưới Do có vùng sinh thái rất đặc thù và khác biệt, lúa nương có biểu hiện khác nhau về mặt hình thái, sinh thưởng và phát

triển, đặc biệt là tính chống chịu hạn

Đề tài thực hiện nhằm đề xuất một số giống lúa nương có khả năng chịu hạn, sinh trưởng phát triển và năng suất cao trồng trong điều kiện chịu nước trời Bên cạnh

đó, việc thực hiện đề tài sẽ góp phần bảo tồn nguồn gen lúa nương cho đời sau

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Cơ sở khoa học của đề tài

Lúa nương được trồng trên đất dễ rút nước, không bị ngập, không có bờ bao và nhờ vào nước trời Đặc tính nổi bật của lúa nương là năng suất thấp và được trồng bởi nông dân nghèo trên các loại đất kém màu mỡ ở hầu hết những vùng núi cao Năng suất bình quân của các giống lúa này rất thấp chỉ vào khoảng 1 tấn/ ha Trong bốn thập niên qua, đầu tư vào khảo cứu và phát triển lúa này khá nhiều trên thế giới nhưng các thành quả chưa được tương xứng và diện tích trồng lúa cạn tổng thể đang giảm dần Điều này có nghĩa là các kỹ thuật tạo ra cuộc nghiên cứu chưa thích ứng với tình trạng kinh tế - xã hội của người nông dân bản địa [14]

Chiến lược sử dụng nguồn vật liệu bản địa đang được khuyến khích đối với các loại cây trồng,đặc biệt là những tính trạng như tính chống chịu khô hạn, chống chịu mặn…Chọn tạo giống lúa thích nghi với kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước hoặc chống chịu khô hạn là nhu cầu cấp bách Bên cạnh đó, nguồn vật liệu bản địa còn được sử dụng làm nhiệm vụ kết hợp lai xa, lai khác loài hoặc khai thác tính trạng thơm ngon từ giống cổ truyền vào giống cao sản

Trong công tác chọn tạo giống cây trồng và vật nuôi nói chung cũng như chọn tạo 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 trong tự nhiên hoặc được tạomới bằng các phương pháp nhân tạo Ở cây lúa là một tập hợp nguồn gen quý tương ứng vơi nhiều hệ sinh thái lúa khac nhau và hình thành hệ sinh thái lúa cạn, lúa nước sâu, lúa chịu mặn…Dựa vào đặc tính biến dị và di truyền này mà con người không ngừng thành công trong công tác lai tạo và chọn tạo giống cây trồng nhiều kiểu gen mới cho năng suất cao, chống chịu và phẩm chất tốt đã được chọn tạo

1.1.1 Khái niệm về lúa nương

Trên thế giới, các nhà khoa học đã có nhiều khái niệm về cây lúa nương hay cây lúa cạn như sau:

Chang và Bardenas (1965) [37] cho rằng: “Lúa cạn hay lúa nương 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)”

Khush (1984) và Trần Văn Đạt (1986) [8]: "Lúa nương được trồng trong mùa mưa, trên trân đất cao, đất thoát nước tự nhiện trên những trân ruộng không có bờ hoặc

thành và phát triển từ lúa nước để thích nghi với những vùng trồng lúa thường gặp hạn"

Các nhà chọn giống Việt Nam cũng có quan niệm về lúa cạn tương tự như trên Tác giả Bùi Huy Đáp (1987) định nghĩa: "Lúa cạn hay lúa nương là loại lúa gieo trồng trên đất cao như là các loại hoa màu trồng trên 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" [5]

Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [24] thì lúa nương được chia làm hai dạng:

- Lúa nương thực sự (lúa rẫy, Dry rice hoặc upland rice): là loại lúa thường được trồng trên các triền dốc của đồi, núi không có bờ ngăn và luôn luôn không có nước Cây lúa hoàn toàn sử dụng lượng nước mưa ngấm trong đất để sinh trưởng và phát triển

- Lúa nương không hoàn toàn (lúa nước trời Rainfed rice): 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

Do điều kiện môi trường sống thường xuyên bị hạn hoặc thiếu nước nên nhiều giống lúa cạn có khả năng chịu hạn tốt Tuy nhiên, một số giống lúa nước cũng có khả năng chịu hạn ở một số giai đoạn sinh trưởng của chúng

1.1.2 Nguồn gốc của lúa nương

Lúa nói chung và lúa nương rẫy nói riêng là một trong những cây trồng cổ xưa nhất của 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 châu Á (Oryza Sativa L) vẫn còn chưa có kết luận chắc chắn [25]

Theo Nguyễn Văn Hiển và Trần Thị Nhàn (1982), lúa cạn hay lúa nương được phát triển từ lúa nước để thích ứng được hạn hán Lúa nương được phát triển theo hướng rút ngắn thời gian sinh trưởng, gieo sớm và chịu được hạn, đặc biệt là hạn cuối

vụ Nhưng trước đó có thuyết cho rằng: lúa nương chỉ là do sự đột biến sinh thái dẫn tới, qua quá trình chọn lọc mà ra (còn gọi là thuyết chọn lọc) Watt (1891) đã chia các

giống lúa dại Ấn Độ ra 3 loại: Oryza granulata, Ness; Oryza officinalis, Wall; Oryza

sativa, Linn Theo ông, chi Oryza granulata phát sinh từ loại đất khô hạn và trên núi

cao, còn gọi là mộc mễ (wood rice), có thể là thuỷ tổ của cây lúa cạn Thậm chí, một

số tác giả có quan điểm lúa nương và lúa nước là không cùng nguồn gốc

Kato và các cộng tác viên (1928), dùng phản ứng huyết thanh và đặc tính có khả

nguồn gốc Ngoài ra, năm 1935, Hamada cũng đã làm các thí nghiệm liên quan và chứng minh rằng quan điểm của Kato là đúng

Nguyễn Thị Trâm, 1998 [26] cho rằng quá trình thuần hóa lâu dài các 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 nương, lúa có tưới, lúa nước sâu, và lúa

nổi Trong đó lúa nương 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 hay lúa nương được trồng trên đất cao,trên các sườn đồi có địa hình phức tạp, có các thành phần dân tộc thiểu số đa dạng Mỗi dân tộc thiểu số thường sống 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 đây là những nguyên nhân hình thành nên nguồn gốc lúa nương phong phú, đa dạng

1.1.3 Sự phân bố của cây lúa nương

Lúa cạn hay lúa nương được trồng chủ yếu trên ba lục địa là châu Á, châu Phi

và châu Mỹ La tinh

Theo Trần Văn Đạt (1984), môi trường trồng lúa nương trên thế giới được chia thành 4 loại:

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

Độ, Indonesia, Philipin, Băng La Đét, Braxin, Colombia

- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa dài (LU) ở Thái Lan, Myanma, Lào, Campuchia, vùng Đông Bắc Ấn Độ, Việt Nam, Bolivia, Mexico…

- Vùng đất cao, màu mỡ, mưa ngắn (SF)

- Vùng đất cao, kém màu mỡ, mưa ngắn (SU) ở một số nước Tây Phi

Ở Việt Nam, Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính và Ctv…(1995) [17] đã phân vùng lúa cạn theo loại hình đất trồng ở nước ta như sau:

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

- Đất lúa thiếu nước hoặc bấp bênh về nước (trồng lúa bằng nước trời): nằm rải rác ở các vùng đồng bằng, trung du, đồng bằng ven biển Đông và Nam Bộ, kể cả đồng bằng sông Hồng, đồng bằng sông Cửu Long, kể cả diện tích bằng phẳng nhưng không

có hệ thống thủy nông hay hệ thống thủy nông chưa hoàn chỉnh vẫn nhờ nước trời

1.2 Tình hình sản xuất, nghiên cứu lúa trong và ngoài nước

1.2.1 Tình hình sản xuất lúa tại Việt Nam

Cây lúa là một trong những cây trồng có lịch sử lâu đời và quan trọng hàng đầu trong sản xuất nông nghiệp ở nước ta Từ năm 1868 đến 1873, diện tích trồng lúa Việt Nam ước khoảng 600 - 700 nghìn ha; sau đó tăng lên 2,3 triệu ha trong năm 1912 và 4,4 triệu ha trong năm 1927; diện tích phát triển cao nhất 5 triệu ha, với sản lượng 6 triệu tấn (thời kỳ Pháp thuộc) vào năm 1942; trong đó Nam kỳ chiếm gần 50% tổng số diện tích cả nước, Bắc kỳ 27%, Trung kỳ 23% Năng suất lúa bình quân cả nước tăng chậm, khoảng 1,2 tấn/ha trong 50 năm đầu của thế kỷ 20 Cách mạng xanh được thực hiện trên thế giới từ giữa những năm 1960 - 1970 Việt Nam là một trong những nước tiên phong khi giống lúa IR8 được du nhập rất sớm vào miền Nam với tên gọi Thần Nông 8, sau đó phát triển ở miền Bắc với tên gọi Nông Nghiệp 8 Dạng hình cây lúa

có lá thẳng đứng, không cảm quang, nằng suất cao (5-6 tấn/ha và có thể đạt 8-9 tấn/ha)

đã được phát triển thay thế dần giống lúa cổ truyền địa phương

Bảng 1.1 Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam giai đoạn 2003-2014

Năm Diện tích

(triệu ha)

Năng suất (tấn/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

cuối những năm 90 của thê kỷ XX Năng suất lúa bình quân toàn quốc hiện nay dẫn đầu các nước Đông Nam Á (Bùi Huy Đáp, 1999; Trần Văn Đạt, 2005)

Trong những năm qua diện tích trồng lúa tương đối ổn định và đạt khoảng 7,6 triệu

ha Tuy nhiên sản lượng lúa tăng đáng kể trong những năm gần đây, trong khi năm 2003 chỉ đạt 34,570 triệu tấn thì năm 2014 đã đạt 44,974 triệu tấn Có được kết quả đó là nhờ năng suất lúa trong 10 năm qua đã tăng lên khoảng 1 tấn/ha Với sản lượng lúa gạo không ngừng gia tăng đã không những đảm bảo an ninh lương thực trong nước mà còn đưa nước

ta lên xuất khẩu thứ hai trong năm 2014

Điều kiện sản xuất nông nghiệp ở nước ta còn nhiều khó khăn, chịu nhiều rủi ro (bão, lụt, hạn hán, sâu bệnh ) làm cho năng suất, chất lượng cây trồng thấp và không ổn định ảnh hưởng đến thị trường tiêu thụ hàng nông sản của nước ta Do vậy, cần có những

cơ cấu giống cho phù hợp với điều kiện sinh thái của tựng vùng cụ thể để giống đó phát huy hết tiềm năng của nó và cho hiệu quả cao nhất

1.2.2 Tình hình sản xuất lúa tại Nghệ An

Theo Sở Nông nghiệp&PTNT tỉnh Nghệ An có 132.175 ha đất trồng cây hàng năm trong đó diện tích trồng lúa chiếm gần 60% Diện tích trồng lúa của Nghệ An phân bổ theo các huyện có sự khác nhau rất lớn, nhiều huyện có diện tích lúa rất ít Trong 10 năm gần đây, tổng diện tích gieo trồng lúa trong năm tại Nghệ An tương đổi

ổn định, năm thấp nhất (2007) là 181.000 ha và năm cao nhất (2012) đạt 186.112 ha Năng suất lúa của Nghệ An trong 10 năm qua hấp hơn cả nước là 3,2 tấn/ha/năm

và thấp hơn trung bình vùng Bắc Trung Bộ và duyên hải miền Trung là 1,6 tấn/ha/năm Năng suất có biến động khá lớn giữa các năm, trong khi năm thấp nhất (năm 2010) chỉ đạt 45,2 tạ/ha thì năm cao nhất (năm 2012) đạt 52,7 tạ/ha Nhìn chung,

sự biến động về năng suất không theo một quy luật rõ ràng về xu hướng, tăng hay giảm theo thời gian Mặc dù Nghệ An cũng đã áp dụng nhiều tiến bộ KH&CN trong sản xuất như sử dụng các giống mới có năng suất cao, áp dụng các biện pháp kỹ thuật canh tác tiên tiến nhưng năng suất trong nhiều năm xu hướng tăng không rõ Điều này cho thấy, việc chú trọng áp dụng các tiến bộ KH&CN trong sản xuất lúa chưa hẳn đã

là nhân tố quyết định đến việc năng suất bình quân mà điều kiện thời tiết, khí hậu, lụt bão rất có thể là yếu tố quyết định đến năng suất lúa của Nghệ An

Bảng 1.2 Tình hình sản xuất lúa của Nghệ An thời kỳ 2004- 2014

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

Nguồn: Tổng hợp số liệu từ Cục Thống kê Nghệ An, 2015

Chẳng hạn như năm 2010 năng suất lúa ở Nghệ An chỉ đạt 45,2 tạ/ha, thấp nhất trong 10 năm qua bởi Nghệ An chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão số 3 (Chiều tối ngày

24 tháng VIII) vùng tâm Bão số 3 đi vào địa phận Thanh Hóa và Nghệ An Gió mạnh

từ cấp 10 - cấp 12 ở các huyện ven biển; lượng mưa ở Bắc Trung Bộ phổ biến: 150

÷250mm, nhiều nơi trên 400 mm Mặt khác ở Nghệ An năm 2010, Nghệ An cũng là tỉnh chịu sự tàn phá của bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá nên nhiều vùng giảm năng suất, thậm chí là mất mùa Tuy nhiện, trong 3 năm gần đây (Từ 2011-2013) năng suất lúa bình quân ở Nghệ An tương đối ổn định, đạt trên 50 tạ/ha Sở gĩ có được các kết quả này, ngoài việc áp dụng các tiến bộ KH&CN trong đầu tư thâm canh, thì bão, lụt không xuất hiện hoặc xuất hiện với cường độ nhẹ trong khoảng lúa chín trong vụ hè thu (từ tháng 8 đến giữa tháng 9 dương lịch)

Sản lượng thóc trong những năm gần đây đạt trên 9 nghìn tấn, tính theo bình quân đầu người đạt 289÷325kg/người/năm Theo đó, về cơ bản Nghệ An đã tự giải quyết được lương thực tại chỗ Thậm chí nhiều vùng nhờ thâm canh cao, áp dụng giống lúa mới nên có mức tăng trưởng ổn định, năng suất cao đã có thóc dư thừa và một phần đã chuyển dịch sang sản xuất lúa gạo làm hàng hóa

1.2.3 Tình hình sản suất lúa nương ở Việt Nam

Lúa nương đã được trồng trên các vùng đất dốc từ lâu đời và trở thành tập quán của đồng bào dân tộc ít người Những tỉnh miền núi, diện tích trồng lúa nương chiếm

tỷ lệ rất lớn như Lai Châu có 52,83%, Sơn La 48,35%, Gia Lai 38,6%, KonTum 21,2%, Lào Cai 27,08% Các giống lúa nương hiện trồng chủ yếu là giống truyền thống, lâu đời như Tẻ vàng, Tẻ mẹo, Nếp nương…Các giống này mặc dù vẫn được ưa chuộng như một thứ đặc sản, nhưng đã nhiều năm gieo trồng không qua tuyển chọn nên năng suất hiện đã rất thấp [25] Nguyên nhân chủ yếu là do lúa nương được trồng bằng nhũng giống không qua tuyển chọn, phương thức trồng theo quảng canh, đất bị khai thác cạn kiệt, không được bón phân bổ sung Phần lớn đất trồng lúa nương là đất dốc, hàng năm bị rửa trôi mạnh, độ phì đất bị giảm nhanh chóng làm cho nguồn dinh dưỡng tự nhiên bị cạn kiệt Theo kết quả thống kê cục Khuyến nông - Khuyến lâm năm 2011 cả nước có khoảng 440.000 ha lúa nương, chủ yếu phân bố ở Trung du và miền núi phía Bắc (210.000 ha), Tây Nguyên (128.000 ha), Duyên hải miền Trung (77.000 ha), Đông Nam Bộ (23.000 ha), Đồng bằng sông Cửu Long (2.000 ha)

1.2.4 Nghiên cứu về lúa nương và lúa chịu hạn trên thế giới

Trong vòng 30 năm trở lại đây, công tác nghiên cứu, chọn tạo các giống lúa nương, lúa chịu hạn đang là một mục tiêu quan trọng ở nhiều viện, trung tâm nghiên cứu quốc tế cũng như trong các chương trình chọn tạo giống quốc gia [6]

Năm 1970, Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) thành lập ngành lúa nương do Chang đứng đầu [6]

Năm 1973, IRRI bắt đầu đưa ra “Chương trình đánh giá và ứng dụng di truyền (GEU)” Một trong những mục tiêu chính của chương trình này là thu thập nguồn gen, nghiên cứu vật liệu và chọn tạo giống lúa chống chịu hạn Đây là một chương trình lớn, có sự đóng góp của rất nhiều chương trình nghiên cứu lúa ở các nước sản xuất lúa gạo, đặc biệt là các nước ở Châu Á Châu Phi và Mỹ Latin cũng thành lập những trung tâm quốc tế nghiên cứu về lúa nương, lúa chịu hạn như IRAT, IITA, WARDA và CIAT [44]

Do yêu cầu về an toàn lương thực, vào năm 1983, UREDCO, là tên gọi của ban điều hành của các trung tâm nghiên cứu lúa nương, được thành lập Từ đây, các chương trình nghiên cứu lúa nương ở các nước được mở rộng [20], [25] Một loạt các kết quả nghiên cứu về lúa nương thu được như sau:

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

Hasegawa (1963) [44], tổng hợp số liệu từ nhiều nguồn khác nhau và rút ra kết luận: trong giai đoạn nảy mầm, hạt lúa nương có khuynh hướng hút nước nhanh hơn các giống lúa nước Theo Chang và Bardenas (1965) [36], các giống lúa cạn vùng nhiệt đới nảy mầm rất nhanh sau khi hạt được gieo vào đất và sức nẩy mầm của hạt giống khoẻ nên giúp chúng cạnh tranh hiệu quả với cỏ dại

Theo Chang và cộng sự (1972) [44], ở hầu hết các giống lúa nương địa phương thường có thân to và dày, bị già cỗi nhanh chóng khi lúa chín nên chúng dễ đổ vào giai đoạn chín

Một nghiên cứu về chiều cao cây của 252 giống lúa nương trong mùa mưa cho thấy: chiều cao cây dao động từ 80 cm ở các giống lúa nương Nhật Bản đến 175 cm ở một vài giống lúa nương Thái Lan Các giống lúa nương châu Phi và Philippin nhìn chung cao trên 150 cm khi trồng trong điều kiện ruộng cạn [44]

Các thí nghiệm ở IRRI về khả năng đẻ nhánh ở giai đoạn 60 ngày sau gieo (Chang và Bardenas 1965; Ono 1971; Chang 1972; De Datta và Beachell 1972; Kawano 1972; Krupp 1972) [6], [27], [36], [44] cho thấy các giống lúa cạn hay lúa nương đẻ được ít nhánh hơn so với lúa nước Theo Chang, T.T (1972) [37], khả năng

đẻ nhánh kém và biến động ở các giống lúa nương làm hạn chế năng suất của chúng ngay trong điều kiện canh tác phù hợp Ngoài ra, Hasegawa (1963) [44] thấy rằng nhánh cấp 1 đầu tiên của các giống lúa nương thường xuất hiện ở nách lá thật đầu tiên Trong khi ở các giống lúa nước, nó xuất hiện ở nách lá thật thứ hai

Theo Chang và Benito S Vergara (1975) [33], phần lớn các giống lúa nương nhiệt đới có bộ lá màu xanh nhạt thường đi kèm với đặc điểm lá dài và rủ xuống Các giống lúa cạn hay lúa nương châu Phi và Philippin có góc lá lớn, thường gấp đôi góc lá của các giống bán lùn Tuy nhiên, một vài giống lúa địa phương, ví dụ giống Jappeni Tunkungo, lại có bộ lá dài, đứng và xanh thẫm Ngoài ra, Chang (1972) nhận thấy các giống lúa nương địa phương có diện tích lá lớn hơn giống lúa bán lùn, nhưng động thái sinh trưởng và số lá của các giống lúa nương lại kém hơn lúa nước

Hasegawa (1963) [44] làm thí nghiệm về bộ rễ lúa nương Nhật Bản thấy rằng: hai giống lúa nương có bộ rễ ăn sâu hơn 20 cm trong khi chỉ có một vài rễ của 2 giống lúa nước làm thí nghiệm đạt tới độ sâu này

Các nghiên cứu ở IRRI (1971) [37] và nhiều tác giả khác khẳng định: rễ của một

số giống lúa nương sẽ phát triển dài hơn và dầy hơn khi xảy ra khủng hoảng về độ ẩm Những nghiên cứu lúa ở giai đoạn sinh thực trong điều kiện trồng cạn cho thấy: bộ rễ của các giống lúa nương (như OS4 hay Palawan) vừa dài, vừa to mập còn các giống lúa bán lùn (IR8 hay IR20) lại có số rễ ít và nhỏ

Theo Loresto và Chang (1972) [37], sự tổ hợp của hai hoặc nhiều hơn các đặc trưng bộ rễ dưới đây đã hình thành nên các giống lúa cạn chịu hạn tốt như: tỉ lệ các rễ

to cao, bộ rễ dài và to, hệ thống rễ dày đặc và hệ thống rễ nhánh, rễ phụ phát triển đồng đều xung quanh các rễ chính

IRRI [43] (1974) đã so sánh bộ rễ của 25 giống lúa với bộ rễ của ngô và lúa miến,

là hai loại cây trồng có khả năng chịu hạn khá hơn lúa Tỷ lệ rễ/thân lá của ngô (146 mg/g) và lúa miến (209 mg/g) cao hơn nhiều so với các giống lúa Tuy nhiên, giống lúa khác nhau thì tỉ lệ này cũng khác nhau Chẳng hạn, giống lúa mẫn cảm với hạn IR20 có

tỉ lệ rễ/thân lá rất thấp (49 mg/g) trong khi phần lớn các giống lúa cạn chịu hạn (OS4; E425; Palawan; Dular; M1-48…) có tỉ lệ này gần tương đương với ngô (101-120 mg/g) Theo Chang (1972); Kobata và cộng sự (1996) [27] [44], tỉ lệ rễ/thân lá của các giống lúa nương cao hơn lúa nước và đáng tin cậy ở cả hai điều kiện đủ nước và hạn

Bashar, Chang và cộng sự (1989) [27] nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn cho rằng: các đặc điểm 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 cộng

sự (1993) [27] nghiên cứu tương quan giữa đường kính bộ rễ với tính chịu hạn đã kết luận: đường kính rễ lớn nhất ở các giống chịu khô và nhỏ nhất ở các giống mẫn cảm

Độ dày đặc của rễ cũng có tương quan cao với tính chống chịu hạn Kết quả phân tích phương sai đã chỉ ra rằng mật độ rễ và số mạch dẫn trực tiếp điều chỉnh tính chống chịu hạn

Yu, Ray, O’Toole và Nguyễn H.T (1995)[27] tiến hành thí nghiệm về khả năng đâm xuyên qua màng sáp nhân tạo của rễ lúa nhận xét: Rễ lúa chịu hạn có khả năng đâm xuyên qua màng lớn hơn lúa nước về số lượng và chiều dài rễ

Nghiên cứu thời gian sinh trưởng của 284 giống lúa nương chịu hạn ở IRRI thấy

có sự biến động từ 80 đến hơn 170 ngày trong mùa mưa Ví dụ, giống lúa nương Rikuto Norin 21 có thời gian sinh trưởng 95 ngày còn C22 là 125 ngày Với những giống không phản ứng ánh sáng, thời gian sinh trưởng biến động từ 90 đến 145 ngày

trong mùa khô Theo Chang và Benito (1975), lúa nương thường trỗ muộn từ 1-15 ngày trong điều kiện ruộng cạn [44]

Theo Chang và Benito (1975) [44] 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, đây

là đặc tính mong muốn của bất kì giống lúa trồng cạn nào Nhìn chung, hạt lúa nương thường tròn và to nên khối lượng 1000 hạt cao Mặc dù vậy vẫn có loại hạt thon dài Theo Jana và De Datta (1971); Chang (1974): một đặc điểm rất dễ nhận biết ở lúa cạn hay lúa nương là khả năng tập trung để tạo ra các bông hữu hiệu với các hạt hoàn hoàn đầy chắc Chính điều này góp phần làm cho năng suất các giống lúa nương chịu hạn ổn định, cho dù không cao

Hàm lượng Amilose trong phần lớn giống lúa cạn hay lúa nương châu Phi và Đông Nam Á là cao trung bình, từ 22-26% Nhiệt độ hồ hoá biến động từ thấp đến cao nhưng hầu hết là trung bình Riêng các giống lúa nương Nhật Bản có hàm lượng amilose thấp (15%) (IRRI 1974)

Về tiềm năng năng suất và tính ổn định của các giống lúa nương, những nghiên cứu của Jana và De Datta (1971); IRRI (1971,1972,1973) [6], [27], [44] đều cho thấy: khi xảy ra hạn nghiêm trọng, năng suất của tất cả các giống lúa đều thấp cho dù có đầy

đủ dinh dưỡng kết hợp với trừ cỏ hiệu quả Vì vậy, năng suất hạt thuần chỉ phản ánh mức độ tránh hạn hơn là tính chịu hạn, đặc biệt nếu lúa được thu hoạch trước khi thời

kì hạn kết thúc (Levitt 1972) Nhưng nếu hạn kết thúc trước khi thu hoạch thì năng suất hạt lại phụ thuộc nhiều hơn vào khả năng phục hồi của giống lúa [33], [44]

Kết quả thí nghiệm của IRRI (1971); Jana và De Datta (1971); Abifarin (1972); Chang (1972); De Datta và Beachell (1972); Kawano (1972), đều cho rằng: khả năng đẻ nhánh thấp của phần lớn các giống lúa nương là trở ngại chính cho năng suất Ngoài ra, Ono (1971) nhận thấy năng suất của các giống lúa cạn hay lúa nương Nhật Bản thấp là

do kiểu cây cao và dễ đổ của chúng Một nguyên nhân khác phải kể đến đó là tính mẫn cảm cao với bệnh bạc lá, khô vằn, và bệnh virus, mặc dù chúng có khả năng chống bệnh đạo ôn Nhưng bù lại, năng suất lúa nương vẫn tương đối ổn định do chúng có khả năng tạo ra các bông hữu hiệu, to và hạt chắc ngay trong điều kiện hạn

Từ kết quả nghiên cứu tập đoàn 4000 giống lúa nương địa phương, các nhà khoa học IRRI tổng kết: các giống lúa nương địa phương thường cao cây; bộ rễ ăn sâu và

lá dài, rộng bản và rủ xuống, chỉ số diện tích lá không cao; bông to và dài; hầu như không phản ứng với ánh sáng Thời gian sinh trưởng từ 95-140 ngày Hạt to, tròn, hàm lượng tinh bột từ thấp đến cao trung bình (18-25%); nhiệt độ hoá hồ trung bình Tỷ lệ lép thấp Chống chịu giỏi với hạn, bệnh đạo ôn; mẫn cảm với rầy và bệnh virus Chống chịu với điều kiện đất thiếu lân, thừa nhôm và mangan Chịu phân kém đặc biệt là phân đạm Năng suất rất thấp nhưng ổn định [5], [27], [36], [37], [42], [44]

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

Theo John C O’Toole (1982) [33] vai trò lớp sáp cutin như là một hàng rào ngăn cản sự mất nước không qua con đường khí khổng, mặc dù chưa có mối liên hệ rõ ràng

với khả năng tránh hạn ở cây lúa

Nhiều tác giả cho rằng, sự đóng khí khổng ở thực vật khi xảy ra hạn là một đặc điểm thích ứng Henzell (1975) và Kaul (1971) lại nhận thấy ở các dòng lúa mì và lúa mạch chống hạn nhất có tế bào khí khổng không mẫn cảm Những nghiên cứu của Ludlow (1980) khẳng định thêm rằng: phần lớn các gen kháng mất nước không làm đóng khí khổng Theo tác giả, ở đây có sự điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào khí khổng trong điều kiện hạn [6], [27]

Các nhà sinh lý cho rằng áp suất thẩm thấu đóng vai trò quan trọng, tạo nên khả năng chống chịu hạn ở cây trồng Trong điều kiện hạn, cây trồng có áp suất thẩm thấu cao luôn duy trì được lượng nước trong tế bào, sự mở của khí khổng, đồng thời duy trì quá trình hô hấp và quang hợp Vì thế, chúng chống chịu được sự khô hạn [4], [6], [33], [34], [35]

Theo F.W.G Baker (1989) [33], vai trò của áp suất thẩm thấu liên quan ở mức có

ý nghĩa với năng suất lúa mì trồng trong điều kiện thiếu nước và hạn Những nghiên cứu gần đây khẳng định: áp suất thẩm thấu cũng liên quan đến tỉ lệ nảy mầm và đề nghị có thể sử dụng để xác định những kiểu gen mà có áp suất thẩm thấu cao

Morgan (1999) [4] kết luận: ngâm hạt phấn vào dung dịch PEG (polyethylen glycol) 50% cùng với 10 m KCl, những giống lúa mì có áp suất thẩm thấu thấp thì sự

co thể tích tế bào hạt phấn xảy ra có ý nghĩa; giống có áp suất thẩm thấu cao thì kích thước hạt phấn không co, thậm chí có chiều hướng tăng Áp suất thẩm thấu của tế bào hạt phấn được xác định làm cơ sở trong chọn tạo giống lúa mì chịu hạn Những giống lúa mì chịu hạn sẽ có áp suất thẩm thấu cao và ngược lại

Một trong những nhân tố tạo nên cơ chế chống hạn của thực vật là quá trình hình thành 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) [6], [28], [35], [53] 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 hàm lượng proline trong lá lúa[33]

Theo những nghiên cứu của Perrier (1961); Gates (1968); Blum (1980)… trên cây lúa mì, 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

Bewley (1979) [35] cho rằng, màng tế bào tạo thành vị trí trung tâm cho quá trình trao đổi chất, vì vậy tính chống chịu sự mất nước của màng tế bào rất quan trọng

Sullivan (1972) [54] đã tiến hành nghiên cứu và phát triển phương pháp đánh giá

tỷ lệ tổn hại của màng tế bào bị mất nước ở cây lúa miến thông qua kỹ thuật đo dẫn điện Invitro từ đĩa lá Phương pháp này đã được nhiều nhà khoa học (Blum, Ebercon…) áp dụng cho các loại cây trồng khác, trong đó có cây lúa

c) Nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn

Theo các chuyên gia của CGIAC (Nhóm tư vấn về nghiên cứu nông nghiệp quốc tế), bản đồ gen là yêu cầu trước hết cho phân tích di truyền tính trạng chống chịu với các stress phi sinh học (abiotic stresses) bao gồm hạn, úng, lạnh… và đồng thời nó là tiêu chuẩn trong chọn giống cây trồng hiện đại

Theo John C O’Toole (1989): một kỹ thuật mới xuất hiện trong chọn tạo giống ngô và lúa chịu hạn là kỹ thuật RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism technology)-kỹ thuật về tính đa hình của chiều dài các đoạn cắt hạn chế Bản đồ RFLP cung cấp các chỉ thị phân tử có thể ứng dụng trong phương pháp chọn lọc dựa trên kinh nghiệm hoặc trong phương pháp chọn giống có kiểu hình lý tưởng liên quan đến tính chịu hạn ở cây trồng Ví dụ, các đặc điểm sinh trưởng hoặc các đặc trưng sinh lý

có liên quan đến khả năng chịu hạn của ngô và lúa nói ở trên sẽ được làm sáng tỏ bằng

Các tính trạng chống chịu với khô hạn, mặn hay lạnh…là các tính trạng số lượng (Quanlity traits locus) Do vậy, phải tiến hành xây dựng bản đồ tính trạng số lượng (QTL mapping) Người ta quan sát từ đầu đến cuối bộ genome với những marker bao phủ toàn bộ các nhiễm sắc thể, mật độ trung bình 10 cM giữa hai marker Thông qua

đó, người ta xác định những khu vực giả định có chứa các gen điều khiển tính trạng số lượng mà ta cần nghiên cứu, dựa vào sự biến động của tính trạng kết hợp với sự thay đổi của các marker tương ứng Những vị trí được xác định như vậy vô cùng cần thiết cho công trình chọn giống nhờ marker trợ giúp (MAS) đối với tính trạng chống chịu

và rất cần thiết cho kỹ thuật cloning trên cơ sở bản đồ di truyền của những gen thuộc

về tính trạng số lượng Đối với cây lúa, thuận lợi lớn nhất trong ứng dụng marker là bản đồ genome của nó đã cơ bản được giải mã, marker không còn là vấn đề

Các marker được ứng dụng trong chọn giống cây trồng phải có liên kết chặt với gen mục tiêu, trên cơ sở bản đồ phân tích di truyền Hiện nay, marker hiệu quả đáng tin cậy là “microsatellite”(SSR) Người ta cũng chuẩn bị đưa vào sử dụng rộng rãi marker SNP (single nucleotide polymorphisms) trong vài năm tới Theo Goff và 30 tác giả khác (2002), chuỗi kí tự của SSR và SNP hiện được thiết kế ước khoảng 40.000 marker, kể cả các phân tử mất đoạn hay xen đoạn Theo Gale (2002), đây là những chuỗi

mã đồng nhất ở mức độ 1%, mật độ 24 cM trên mỗi gen

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

Bằng việc sử dụng marker trợ giúp chọn lọc (MAS), các vùng gen có liên quan đến các tính trạng này được định vị trên trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 3, 4, 5, 9 và 11 của cây lúa Một vùng gen trên nhiễm sắc thể số 4 được xác định là chứa các locus tính trạng số lượng chính quyết định chiều cao cây, năng suất hạt, số hạt trên bông trong điều kiện thiếu nước

Bên cạnh đó, bằng việc so sánh sự trùng khớp ngẫu nhiên của các locus tính trạng số lượng với một số tính trạng đặc biệt khác, người ta đã phân tích kỹ mối liên hệ

tự nhiên giữa tính trạng bộ rễ và khả năng điều chỉnh tính thấm với tính trạng năng suất trong điều kiện hạn Nghiên cứu này chứng minh vùng gen kí hiệu RG 939-RG

476-RG 214 trên nhiễm sắc thể số 4 quyết định quan hệ của bộ rễ với tính chịu hạn (Babu, 2003)

Yinong Yang và Lizhong Xiang (2003) công bố gen MAPK5 (Mitogen-activated protein kinase 5) có vai trò tăng cường sức chống chịu của cây lúa với các khủng hoảng môi trường trong đó có hạn

Theo Ray Wu và Ajay Garg (2003) thuộc trường Đại học tổng hợp Cornell (Mỹ), hợp chất 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 protrein ở lớp màng tế bào khi xảy ra thiếu hụt nước trầm trọng, ngăn chặn sự kết tinh hay biến chất các protêin, giữ cho các hoạt động sinh hoá, sinh lí diễn

ra bình thường Các gen mã hoá enzyme tổng hợp trehalose là trehalose-6-phosphate synthase (TPS) và trehalose-6-phosphate photphatase (TPP)

Ngoài Trehalose, Robert Locy và Narendra Singh (1996) thuộc Đại học Auburn (Mỹ) cho rằng, 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

Để đánh giá và chọn giống chịu hạn, theo M.A Arraudeau (1989) có thể áp dụng

kỹ thuật nuôi cấy mô, dùng các biến thể soma vô tính để chọn lọc theo hướng chống chịu hạn Đối với lúa, người ta đã sử dụng kỹ thuật này để chọn giống chống chịu mặn nên cũng có nhiều triển vọng khi áp dụng cho hướng chống hạn Một bằng chứng cụ thể hơn, người ta đã công bố sự thành công trong việc chọn giống yến mạch chịu mặn thông qua nuôi cấy mô (Nabors, 1983)

d) Nghiên cứu chọn tạo giống lúa nương, lúa chịu hạn

Ở những vùng cao thiếu nước hay vùng có hạn hán xảy ra thường xuyên thì rất khó

có thể khắc phục bằng thuỷ lợi và các biện pháp kỹ thuật thông thường Vấn đề sử dụng giống chống chịu hạn trở thành lựa chọn tối ưu ở các vùng trồng lúa thiếu nước

Năm 1958, viện nghiên cứu quốc gia Ibazan của Nigieria đã chọn tạo được giống Agbele từ tổ hợp lai 15/56 FAR03, có khả năng chống chịu hạn khá và cho năng suất cao

Những năm 50-60, tại Philippines tiến hành công tác thu thập, so sánh và lai tạo

UPLRi5 được tạo ra với chiều cao cây vừa phải, đẻ nhánh trung bình, nhưng năng suất khá cao và chất lượng gạo tốt Tiếp theo là giống UPLRi6 có tiềm năng năng suất khá, thấp cây, khả năng phục hồi tốt [27]

Tại In-đô-nê-xia, công tác lai tạo, tuyển chọn phối hợp với nhập nội cũng được tiến hành và đưa ra 2 giống là Gata, Gatifu phục vụ sản xuất đạt hiệu qủa

Đầu những năm 50, Thái Lan tiến hành chương trình thu thập và làm thuần 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 [6]

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 [27]

Cũng vào năm 1966, viện IRAT, IITA và WARDA đồng thời đưa ra 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 chống chịu bệnh tốt [27]

Trong suốt mùa khô năm 1974, hơn 2000 giống và các dòng lúa tuyển chọn từ châu Á; châu Phi và Mỹ Latin được bố trí làm thí nghiệm trên đồng ruộng của IRRI về khả năng chống chịu hạn Một tỉ lệ lớn nhất các giống lúa chịu hạn đã được tìm thấy trong số các giống lúa nương địa phương nhập từ châu Phi, tiếp theo là từ Nam Mỹ và các giống lúa trồng trên đồi dốc ở Lào Một vài giống lúa chín sớm, chống chịu hạn tốt, có độ mẩy cao đã được đưa và sản xuất là N22; Seratus Malam; Cartuna; Padi Tatakin; Rikuto Norin 21…Ngoài ra, con lai OS4 của phép lai giữa lúa nương châu Phi với lúa nước có khả năng chống hạn như bố mẹ chúng (như các giống lúa cạn hay lúa nương châu Phi) [27]

Năm 1980, Trung tâm Nông nghiệp Ibaraki, Nhật Bản đã chọn tạo được giống lúa nếp 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 [27]

Năm 1976, chương trình hợp tác thành công của CIAT (Trung tâm nông nghiệp nhiệt đới quốc tế) với ICA (Viện nông nghiệp Cô-lôm-bia) đã đưa ra giống CICA-9, không chỉ được trồng như là một giống lúa nước ở Cô-lôm-bia mà còn trồng như một

giống lúa nương ở Costa Rica và Panama Giống này có tiềm năng năng suất cao và chống bệnh giỏi hơn các giống đã trồng trước đó [27] [48]

Để phát triển diện tích trồng lúa nương ở Brazin, Viện Nông nghiệp Campinas (IAC)

đã tạo ra một loạt các giống lúa cao cây nhưng chịu hạn rất tốt như: IAC1246; IAC 47; IAC

25 Giống sau có thời gian sinh trưởng sớm hơn 10 ngày so với hai giống trước và thoát

được thời kì hạn ở địa phương được biết tới với tên gọi là veranico [27] [48]

IRRI là trung tâm nghiên cứu lúa rất lớn, có sự hợp tác với nhiều trung tâm khác như IRAT; IITA; WARDA và CIAT để nghiên cứu về lúa cạn và lúa chịu hạn 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 tới thí nghiệm tại các nước cho việc đánh giá chọn lọc phù hợp cho mỗi vùng sinh thái hạn

Thông qua chương trình thử nghiệm quốc tế có tên là INGER, các đợt thử nghiệm được tiến hành hàng năm có tên: IRLYN-M; IURYN-E; IURYN-M; IURON; IRDTN diễn ra ở nhiều vị trí thuộc các nước như: Ấn Độ; Mianma; Nepal; Nigieria; Philippines; Thái Lan; Brazin; Bờ Biển Ngà, Việt Nam…và ngay tại IRRI Đặc biệt

mở rộng với quy mô lớn từ năm 1990 [27]

1.2.5 Nghiên cứu lúa nương, lúa chịu hạn tại Việt Nam

Từ năm 1978, Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã tiến hành chương trình chọn tạo giống lúa chịu hạn, thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu sâu bệnh, đạt năng suất cao hơn các giống lúa chịu hạn, lúa cạn địa phương đang trồng Trong giai đoạn

từ 1986-1990, có 3 giống thuộc dòng CH đã được công nhận giống nhà nước là CH2, CH3, CH 133 và hàng loạt các dòng, giống lúa chịu hạn có triển vọng (Vũ Tuyên Hoàng và cộng sự, 1995) [11-16]

Từ năm 1986, Viện cây lương thực và cây thực phẩm đã phối hợp với trường Trung cấp nông nghiệp Việt Yên, Hà Bắc tiến hành một loạt thí nghiệm so sánh giống

và nghiên cứu các đặc tính nông sinh học của các giống CH, đặc biệt là các đặc tính liên quan đến khả năng chịu hạn Tiếp theo, xây dựng thành công quy trình kỹ thuật thâm canh các giống lúa cạn, áp dụng cho những vùng trồng lúa nương và trồng các giống chịu hạn trên chân đất không chủ động nước Kết quả các thí nghiệm về so sánh năng suất chỉ ra rằng, năng suất của các giống CH đều cao hơn các giống lúa nương C22, CK136, lúa thơm địa phương Hà Bắc từ 5-9 tạ/ha, trung bình tăng 20% Ngoài ra,

năng suất 35-45 tạ/ha, có thể đạt 50-60 tạ/ha trong điều kiện được tưới 60-70 % lượng nước của lúa nước Như vậy, chúng thuộc loại hình tiết kiệm nước

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Ngân (1993) [23] về đặc điểm và kỹ thuật canh tác một số giống CH trên vùng đất cạn Việt Yên, Hà Bắc và Hải Dương cho thấy: các giống

CH có thời gian sinh trưởng 120-130 ngày; thân cứng, lá thẳng đứng và dày; khả năng

đẻ nhánh trung bình; và có bộ rễ phát triển cả về chiều rộng và chiều sâu…

Theo Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Văn Duệ, Huỳnh Yên Nghĩa (1995) [11], hàm lượng nước ở các giống CH cao hơn đối chứng, cường độ thoát hơi nước của các giống CH từ 548-697 mg nước/dm2/h Đặc điểm này giúp cho các giống CH có khả năng chịu hạn tốt hơn Hơn thế, các giống CH có đường kính rễ từ 62-65 cm, tương đương với đối chứng nhưng ăn sâu hơn (đạt độ sâu 57,9-61,0 cm)

Trong giai đoạn 1995- 1997, Vũ Tuyên Hoàng, Trương Văn Kính và các cộng sự [14], [15] đã đưa ra thêm 3 giống lúa mang những đặc điểm tốt: cho năng suất cao, chống chịu hạn khá, dễ thích ứng cho vùng đất nghèo dinh dưỡng bị hạn và thiếu nước Đó là các giống CH5, CH7 (đang được khu vực hoá) và giống CH132 (giống khảo nghiệm) Năm 2002, giống CH5 được công nhận là giống nhà nước Các giống lúa CH với những ưu điểm về khả năng chống chịu hạn, sâu bệnh và cho năng suất cao

đã được gieo trồng rộng rãi ở nhiều vùng khó khăn về nước

Công tác thu thập đánh giá và chọn lọc bồi dục nguồn vật liệu giống địa phương phục vụ chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác nhờ nước trời tại vùng núi tây Bắc Việt Nam của trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội với phương pháp điều tra, thu thập, phân loại giống địa phương và chọn lọc cá thể theo chu kỳ để làm vật liệu di truyền lai tạo giống; kết quả đã thu thập được 60 mẫu giống địa phương và tiến hành đánh giá chọn lọc được một số giống triển vọng như G4, G6, G10, G13, G14, G19, G22, G24… (Vũ Văn Liết và cs., 2004) [21]

Các nghiên cứu của Nguyễn Duy Bảo, Nguyễn Hữu Nghĩa và Tạ Minh Sơn [27], khi đánh giá khả năng chịu nóng; nghiên cứu hệ thống rễ và xác lập mối tương quan giữa khả năng chống hạn với sinh trưởng thân lá và bộ rễ của 20 giống lúa thuộc 3 nhóm chịu hạn giỏi, khá và kém đã nhận xét:

+ Có thể sử dụng phương pháp định ôn ở nhiệt độ 380C trong thời gian 3 giờ cho phép đánh giá khả năng chịu nóng của các giống lúa cạn

+ Có 3 giống có khả năng chịu nóng tốt và chịu hạn khá được xác định là X11; MW-10; OS6

+ Giữa lúa nương cổ truyền và lúa cạn cải tiến ở giai đoạn 20 ngày không có sai khác

về chiều cao cây và chiều dài rễ; ở giai đoạn 60 ngày thì sự khác biệt có ý nghĩa

+ Giữa lúa nương và lúa nước ở giai đoạn 20 ngày không có sai khác về chiều cao cây nhưng có sai khác ý nghĩa về chiều dài rễ nên có thể coi đây là chỉ tiêu chọn giống

+ Chiều cao cây có tương quan nghịch với khả năng mẫn cảm hạn Chiều cao cây càng thấp thì nhiễm hạn tăng và ngược lại

Các tác giả trên cũng nghiên cứu ảnh hưởng của 2 điều kiện môi trường (đủ nước

và hạn) đến sinh trưởng của lúa nước và lúa nương trong một thí nghiệm với 35 giống lúa nương và 35 giống lúa nước Kết quả là, khi thay đổi điều kiện từ ruộng nước sang ruộng cạn và ngược lại, các giống lúa nương không biến động nhiều về chiều cao cây

và thời gian sinh trưởng nhưng các giống lúa nước biến động rất lớn Thời gian sinh trưởng khi gieo khô của lúa nương ngắn hơn gieo nước 2-6 ngày; của lúa nước dài hơn gieo nước 4-20 ngày Chiều cao cây (gieo khô) của lúa nước thấp hơn gieo nước 30

cm nhưng lúanương ít biến động

Năm 1994, Nguyễn Thị Lẫm [20] tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của đạm đến sinh trưởng phát triển và năng suất cuả một số giống lúa nương Theo tác giả, hệ thống rễ lúa nương phát triển mạnh nhất từ đẻ nhánh đến giai đoạn làm đòng và trỗ bông 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 60kgN/ha đối với lúa nương địa phương, năng suất cao và hiệu suất sử dụng lớn (13-14kg 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

Vào năm 1991, Nguyễn Hữu Nghĩa và cộng sự [14][15], đã tuyển chọn được giống H3 từ bộ quan sát lúa cạn của Viện lúa Quốc tế, là dòng BR 4290-3-35 được chọn từ tổ hợp lai C22/IR9752-136-2 Đây là một giống chịu hạn ngắn ngày (63-70 ngày), gieo được ở nhiều vụ, thích hợp trên đất nghèo dinh dưỡng, hoàn toàn nhờ nước trời, năng suất khoảng 34 tạ/ha

Theo Nguyễn Hữu Nghĩa, đến năm 1994, Việt Nam đã nhận được 270 bộ giống thử nghiệm của INGER có nguồn gốc từ 41 nước và 5 trung tâm nghiên cứu lúa quốc tế

triển vọng, đặc biệt là có một nguồn gen phong phú cho chương trình lai tạo Giống lúa nương C22 có nguồn gốc từ Philippine đã được chọn ra từ nguồn INGER và phổ biến trong sản xuất ở Việt Nam năm 1985

Năm 1993, cũng từ bộ giống của INGER, Viện Khoa học Nông nghiệp miền Nam đã chọn được các giống đặt tên là LC, có khả năng cho năng suất gấp 2 lần giống lúa địa phương và chịu hạn tốt như: LC88-66; LC88-67-1; LC90-14; LC90-12; LC90-4; LC90-5…Đây là những giống lúa đang được phát triển mạnh ở cao nguyên, miền Đông Nam bộ và một số tỉnh miền núi và trung du Bắc bộ [6], [25], [27]

Năm 1996 đến năm 2000, Nguyễn Đức Thạch, Hoàng Tuyết Minh, Nông Hồng Thái [25] tiến hành nghiên cứu đánh giá vật liệu khởi đầu để tuyển chọn giống lúa nương cho vùng Cao Bằng, Bắc Thái, bước đầu chọn được một số dòng tốt cho vùng này

Trần Nguyên Tháp (2001) [27] đã tiến hành nghiên cứu những đặc trưng cơ bản của các giống lúa chịu hạn nhằm xây dựng chỉ tiêu chọn giống Qua kết quả thu được, tác giả đã đề xuất một mô hình chọn giống lúa chịu hạn Và với thí nghiệm đánh giá khả năng chống chịu hạn nhân tạo của cây lúa ở trong phòng, tác giả đề nghị nên chọn nồng

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

Trần Nguyên Tháp, Nguyễn Quốc Khang, Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Tấn Hinh, Trương Văn Kính (2002) [28] công bố vai trò của gen chống hạn trong sự điều chỉnh hàm lượng proline trong lá lúa trong điều kiện môi trường thay đổi Trong điều kiện khủng hoảng thiếu nước, hàm lượng proline có sự khác nhau ở các giống lúa cạn và lúa nước Các giống lúa chịu hạn tốt được biểu thị bởi hàm lượng proline cao, đặc điểm chịu hạn và mức suy giảm năng suất thấp Sự khác nhau về hàm lượng proline của các giống lúa nương 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

Nguyễn Văn Doăng (2002) [4] tiến hành nghiên cứu ứng dụng phương pháp xác định áp suất thẩm thấu của hạt phấn bằng dung dịch Polyethylen glycol (PEG) trong chọn tạo giống lúa mì chịu hạn Theo tác giả, phương pháp này giúp phân biệt các giống có áp suất thẩm thấu cao và thấp Mà những giống lúa mì chịu hạn có áp suất thẩm thấu cao và ngược lại Mặt khác, phương pháp kiểm tra này rất dễ thực hiện, không đòi hỏi nhiều trang thiết bị máy móc đắt tiền và cho kết quả tốt Vì vậy, đề nghị thử nghiệm phương pháp ngâm hạt phấn trong dung dịch PEG để đánh giá khả năng chịu hạn với lúa

Nguyễn Tấn Hinh và Trương Văn Kính (2004) [9] đã tiến hành thu thập, nhập nội

và đánh giá 1.656 dòng, giống lúa chống chịu khô hạn tại Viện cây lương thực và cây thực phẩm, trong đó có 258 giống lúa địa phương, chủ yếu là giống lúa cạn và chịu hạn (200 giống) và 1.398 dòng giống lúa cải tiến nhập từ IRRI (trong đó có 267 mẫu giống lúa

có khả năng chịu hạn) Trong thời gian từ 1993 đến 2002, nhóm nghiên cứu đã chọn được

4 giống lúa chịu hạn là giống CH2, CH3, CH133 và CH5 Bên cạnh đó còn tạo ra được 4 giống lúa triển vọng là CH7, CH185, CH207 và CH208

Chu Hoàng Mậu và Nguyễn Thị Vân Anh (2005) [22] đã tiến hành khảo sát chất lượng và khả năng chịu hạn của 18 giống lúa cạn địa phương ở vùng núi phía Bắc Kết quả nghiên cứu cho thấy: Trên phương diện hóa sinh, các giống lúa cạn có hàm lượng protein dao động từ 4,24 đến 11,61%, hàm lượng lipit là 2,56 – 4,75% Giống lúa BK10

có hàm lượng protein cao nhất là 11,61% Các giống lúa cạn có sự phản ứng khác nhau đối với hạn, biểu hiện ở tỷ lệ thiệt hại do hạn gây ra và chỉ số chịu hạn tương đối ở giai đoạn cây non Giống Khẩu Chất (CB17) có chỉ số chịu hạn tương đối cao nhất 18940,70, còn giống Khẩu Phết (BK15) có chỉ số chịu hạn thấp nhất 3227,30 Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu cũng chỉ ra rằng khả năng chịu hạn của các giống lúa cạn có liên quan đến hàm lượng protein và hàm lượng proline Khi gặp hạn cây lúa cạn sẽ giảm khả năng tổng hợp protein và tăng hàm lượng proline

1.3 Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan

+ Lúa nương là một bộ phận cấu thành trong sản xuất lúa, được trồng bởi các nông hộ nhỏ, sinh sống ở các vùng nghèo nhất trên thế giới Tuy năng suất không cao song lúa nương vẫn là loại cây trồng không thể thay thế ở những vùng cao hay các vùng khó khăn về nước tưới, đồng thời là nguồn cung cấp lương thực tại chỗ quan trọng của người dân tộc ít người Do các vùng sinh thái rất đặc thù và khác biệt, lúa nương địa phương là nguồn gen quý cho công tác lai tạo, chọn lọc, bổ xung các tính trạng đặc trưng như tính chịu rét, chống chịu sâu bệnh và tính chịu hạn… cho cây lúa + Các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam đã có rất nhiều nghiên cứu về cây lúa nương, từ nguồn gốc, phân bố, các đặc điểm nông sinh học… đến những nghiên cứu về di truyền học và chọn giống Từ đó, đề xuất ra nhiều phương pháp đánh giá, lai tạo, chọn lọc hữu hiệu Nhiều giống lúa nương địa phương lẫn tạp được làm thuần, các giống lúa nương được cải tiến về năng suất hay các giống lúa thâm canh mang gen

+ Những nghiên cứu cơ bản, có sự tham gia của nhiều nhà khoa học ở các lĩnh vực khác nhau, về các đặc điểm, đặc trưng hình thái, sinh lý… liên quan đến tính chịu hạn của lúa nương cổ truyền hay về các cơ chế của thực vật nhằm chống chịu với sự thiếu hụt nước, giảm thiểu thiệt hại do hạn gây ra đã làm sáng tỏ bản chất tính chịu hạn

ở thực vật Chính những nghiên cứu này lại đặt nền móng cho các nghiên cứu sâu hơn

về di truyền tính chống chịu hạn và hoạt động của các gen chống chịu; từ đó giúp cho nhà chọn giống có thêm công cụ chọn lọc chính xác hữu hiệu và rút ngắn quá trình chọn giống

Nghiên cứu tổng quan tài liệu giúp chúng tôi có những ứng dụng mang tính kế thừa khi tiến hành quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp của mình, trong điều kiện ở Việt Nam

Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Địa điểm nghiên cứu

- Thí nghiệm đồng ruộng gieo trồng các mẫu giống lúa nương được tiến hành tại Viện Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Bắc Trung Bộ, thành phố Vinh, Nghệ An vào tháng 6 đến tháng 11 năm 2015

2.2 Vật liệu nghiên cứu

Vật liệu được sử dụng trong nghiên cứu này là 20 mẫu giống thu thập tại các huyện Kỳ Sơn và Tương Dương, tỉnh Nghệ An Danh sách cụ thể các mẫu giống và nguồn gốc của chúng được trình bày ở bảng 2.1

2.3 Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 20 mẫu giống lúa nương trong điều kiện có tưới

- Đánh giá sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của 20 mẫu giống lúa nương trong điều kiện nhờ nước trời

2.4 Phương pháp nghiên cứu

2.4.1 Thí nghiệm trong điều kiện có tưới

Thí nghiệm được thiết kế theo phương pháp của IPGRI (2001) (phương pháp khảo sát tập đoàn), tuần tự không nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 5 m2

Bảng 2.1 Danh sách các mẫu giống lúa thí nghiệm trong vụ mùa 2015

TT Ký

1 G1 Ple hai xa Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

2 G2 Tẻ mẹo Thạch Giám Tương Dương, Nghệ An

3 G3 Khẩu hụt sàng Lượng Minh Tương Dương, Nghệ An

4 G4 Khẩu viêng Xã Lượng Tương Dương, Nghệ An

5 G5 Ple chào đơ Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

6 G6 Ple ki gia đơ Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

7 G7 Ple đơ Huồi Tụ Kỳ Sơn, Nghệ An

8 G8 Ple mài tría Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

9 G9 Ple chài lò Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

10 G10 Ple plài đơ Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

11 G11 Ple chài mè Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

12 G12 Ple sầm nưa Huồi Tụ Kỳ Sơn, Nghệ An

13 G13 Ple sầm nưa 2 Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

14 G14 Ple plàu đơ Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

15 G15 Ple kai cùa Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

16 G16 Ple ká thèn Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

17 G17 Ple chổng kừ Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

18 G18 Ple ta Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

19 G19 Ple chìa của Đoọc May Kỳ Sơn, Nghệ An

20 G20 Ple chầu Na Ngà Kỳ Sơn, Nghệ An

- Biện pháp kỹ thuật:

Tiến hành chọn chân ruộng chủ động tưới tiêu

Làm đất, cày bừa kĩ, làm sạch cỏ dại và tàn dư thực vật và dùng dây chia ruộng thành các ô theo kích thước đã chọn

Lượng phân bón chung cho toàn thí nghiệm tính trên đơn vị ha là 8 tấn phân chuồng +

130 kg phân đạm Urê + 300 kg phân lân Lâm Thao + 100 kg phân Kali clorua Bón lót toàn

bộ phân chuồng, phân lân, 30% phân đạm và 20% phân kali Bón thúc lần 1 khi cây lúa bén