Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất của giống lúa nếp cạn đặc sản đổng đẹo bụt tại tỉnh hà giang

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------------ TRƯƠNG THỊ NHUNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MẬT ĐỘ VÀ PHÂN BÓN ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG LÚA NẾP CẠN ĐẶC SẢN ĐỔNG ĐẸO BỤT TẠI HÀ GIANG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG THÁI NGUYÊN - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ------------ TRƯƠNG THỊ NHUNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG MẬT ĐỘ VÀ PHÂN BÓN ĐẾN KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG LÚA NẾP CẠN ĐẶC SẢN ĐỔNG ĐẸO BỤT TẠI HÀ GIANG Ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 60 62 01 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Văn Điền THÁI NGUYÊN - 2016 i 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 công bố. 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. Tác giả luận văn Trương Thị Nhung ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực tập và thực hiện đề tài này, tôi đã nhận được sự quan tâm giúp đỡ của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Phòng Đào tạo, các thầy giáo, cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp, cơ quan và gia đình. Trước tiên tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người hướng dẫn khoa học - PGS.TS.Trần Văn Điềnđã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cám ơn sự nhiệt tình của lãnh đạo, và cán bộ Trung tâm khoa học kỹ thuật giống cây trồng Đạo Đức trưc thuộc Sở Nông nghiệp và PTNT tỉnh Hà Giang. Đồng thời tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới toàn thể các thầy giáo, cô giáo giảng dạy chuyên ngành khoa học cây trồng Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ hoàn thiện bản luận văn này. Nhân dịp này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất tới tất cả bạn bè, đồng nghiệp, cơ quan, gia đình và người thân đã quan tâm động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin trân trọng cảm ơn./. Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2016 Tác giả luận văn Trương Thị Nhung iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .........................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1 1. Đặt vấn đề ...............................................................................................................1 2. Mục tiêu của đề tài ..................................................................................................3 3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................................3 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .........................................................................5 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài.................................................................5 1.2. Giới thiệu chung về cây lúa cạn ...........................................................................5 1.2.1. Khái niệm về lúa cạn ........................................................................................5 1.2.2 Những đặc điểm sinh trưởng của lúa cạn ...........................................................7 1.2.3. Phản ứng của cây lúa đối với các điều kiện hạn khác nhau ..............................8 1.2.4. Đặc điểm hình thái, giải phẫu liên quan đến khả năng chịu hạn của cây lúa .12 1.3. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới ..............15 1.3.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới .................................15 1.3.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam ...................................18 Chương 2. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........28 2.1. Vâ ̣t liê ̣u nghiên cứu ............................................................................................28 2.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................28 2.3. Địa điểm và thời gian tiến hành .........................................................................28 2.4. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................28 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................28 2.4.2 Điều kiện thí nghiệm ........................................................................................28 2.4.3.Chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ....................................................................30 iv 2.5. Phương pháp xử lý số liệu ..................................................................................33 Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................................34 3.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến thời gian sinh trưởng của giống lúa Đổng Đẹo Bụt .....................................................................................................................34 3.2. Ảnh hưởng của mật độ cấy và các mức phân bón đến một số chỉ tiêu sinh trưởng phát triển của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang ...............................................35 3.2.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến đến chiều cao cây và khả năng đẻ nhánh của của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015..............................................35 3.2.3. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón tới khả năng chống chịu sâu bệnh của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại tỉnh Hà Giang .........................................................................47 3.2.4. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang ........................................................50 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .......................................................................................58 1. Kết luận .................................................................................................................58 2. Đề nghị ..................................................................................................................58 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................59 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chú giải CV(%) Hệ số biến động LSD0,5 Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức ý nghĩa 0,5 FAO Tổ chức Nông - Lương LHQ CT Công thức NSG Ngày sau gieo TGST Thời gian sinh trưởng NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu Ha Hecta a, b, c, d,e,f NXB Là những chữ cái biểu thị kết quả phân nhóm trong so sánh ducan Nhà Xuất Bản vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới .......................................... 15 Bảng 1.2: Số liệu thống kê diện tích trồng lúa cạn ......................................... 27 tại tỉnh Hà Giang 5 năm gần đây..................................................................... 27 Bảng 3.1: Kết quả theo dõi thời gian sinh trưởng của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang .................................................................................................... 34 Bảng 3.2: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến đến chiều cao cây và khả năng đẻ nhánh của của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ...................... 36 Bảng 3.3 Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số bông/khóm và số ........ 42 hạt chắc/bông của giống Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ................................... 42 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón tới khả năng chống chịu sâu bệnh của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ..................................................... 48 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến P.1000 hạt, yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa Đổng Đẹo Bụt tại Hà Giang ................ 50 Bảng 3.6 Hiệu quả kinh tế của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015.......... 56 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ của 3 thành phần dưới điều kiện môi trường hạn (tiềm năng năng suất, hình thức trốn hạn và tình trạng chịu hạn) và mối quan hệ giữa năng suất và các hình thức hạn khác nhau ở lúa ........................................................ 9 Hình 3.1. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến chiều cao cây của giống Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015............................................................................ 37 Hình 3.2. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến tỷ lệ nhánh hữu hiệu của giống Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ................................................................. 40 Hình 3.3. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số bông/khóm của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ............................................................................. 43 Hình 3.4. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến số hạt chắc/bông của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ....................................................................... 45 Hình 3.5. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến năng suất lí thuyết của giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015 ....................................................................... 52 Hình 3.6. Ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến NSTTcủa giống lúa Đổng Đẹo Bụt vụ mùa 2015....................................................................................... 54 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Cây lúa (Oryza sativa L) là cây trồng có từ lâu đời và gắn liền với quá trình phát triển của loài người. Từ buổi đầu của nền văn minh, cây lúa là cây trồng được gắn liền với quá trình phát triển của loài người và đã trở thành cây lương thực chính của Châu Á nói chung, người Việt Nam ta nói riêng và có vai trò quan trọng trong nét văn hoá ẩm thực của dân tộc ta. Khi xã hội càng phát triển, nhu cầu ăn ngon của người dân ngày càng tăng vì vậy lúa chất lượng đã trở thành nhu cầu không thể thiếu trong bữa ăn hằng ngày của người dân trong và ngoài nước. Lúa là loại cây lương thực chính và cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số thế giới. Người ta ước tính đến năm 2030 sản lượng lúa của thế giới phải tăng thêm 60% so với sản lượng năm 1995. Về mặt lý thuyết, lúa có khả năng cho sản lượng cao hơn nếu điều kiện canh tác như hệ thống tưới tiêu, chất lượng đất, biện pháp thâm canh và giống được cải thiện. Trong tất cả các yếu tố đó, cải tạo giống đóng vai trò rất quan trọng. Nước ta có địa hình phức tạp 3/4 lãnh thổ là đồi núi, địa hình chia cắt và diễn biến khí hậu phức tạp, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và các miền, nên có thể xảy ra hạn hán tại từng vùng, từng mùa trong năm. Và cũng do gần đây hiện tượng biến đổi khí hậu toàn cầu, thời tiết thay đổi thất thường, khó dự báo. Trên thế giới, hàng năm hạn có thể làm giảm tới 70% năng suất cây trồng nói chung. Ở Việt Nam, hàng năm trung bình mất khoảng 30 vạn tấn lương thực do thiên tai, trong đó hạn được xem là nhân tố chính làm giảm năng suất lúa. Bên cạnh lúa nước, lúa cạn cũng chiếm một vị trí quan trọng đối với nông dân, đặc biệt là khu vực miền núi có địa hình đồi dốc tập trung chủ yếu ở vùng Tây Bắc, Đông Bắc Bộ và Tây Nguyên, mưa nhiều nhưng lượng mưa phân bố không đều dẫn đến hạn cục bộ xảy ra thường xuyên. 2 Thực tế sản xuất cho thấy năng suất và chất lượng của một số giống lúa phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, kỹ thuật trồng trọt, thời tiết. Trong đó kỹ thuật trồng trọt như mật độ và phân bón, chế độ nước có ảnh hưởng quyết định đến năng suất lúa. Hà Giang là một tỉnh miền núi phía bắc. Tổng diện tích đất tự nhiên của huyện là 249,36 km2. Trong đó, có tới 54.3% diện tích là đất nông nghiệp do đó việc khai thác sử dụng đất 2 vụ trong vụ xuân và vụ mùa hiện nay ở Hà Giang đang được thúc đẩy theo hướng chuyển dịch cơ cấu sản xuất, nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và hiệu quả kinh tế góp phần không nhỏ trong công cuộc xoá đói giảm nghèo của huyện, giải quyết vấn đề lương thực nhất là gạo có chất lượng cao cho người dân đô thị, tận dụng nguồn lao động nông nhàn sẵn có, ngoài ra khai thác đất 2 vụ gieo trồng bằng các giống lúa chất lượng cũng góp phần làm thay đổi tập quán, phương thức sản xuất tự cung, tự cấp, chuyển sang sản xuất hàng hoá của một bộ phận nông dân nông thôn, đó là những mặt tích cực mà việc chuyển dịch cơ cấu sản xuất nhất là chuyển dịch cơ cấu giống lúa trong nông nghiệp đem lại cho nông dân. Giống lúa nếp Đổng Đẹo Bụt là giống lúa nương, có chất lượng gạo khá ngon và năng suất tương đối ổn định, vì vậy người dân địa phương vẫn duy trì trồng hàng năm.Đây cũng là giống lúa của đồng bào dân tộc vùng xa xôi nơi canh tác còn phụ thuộc chủ yếu vào điều kiện tự nhiên.Đây là giống lúa có khả chống chịu tốt, thích ứng cao với điều kiện bất lợi như nắng nóng, khô hạn và rét. Ngày nay do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, những hiện tượng thời tiết khắc nghiệt như nắng nóng, khô hạn, rét ngày càng xảy ra nhiều và kéo dài. Việc nghiên cứu khai thác phát triển những giống lúa cạn tốt của địa phương không chỉ có ý nghĩa quan trọng nhằm đáp ứng nhu cầu lương thực tại chỗ của của bà vùng xa xôi, mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo ra cơ cấu giống cây trồng thích ứng tốt với khí hậu ngày càng khắc nghiệt. 3 Mục tiêu phấn đấu trong thời gian tới là góp phần nâng cao thu nhập cho nông dân, tiết kiệm được số công lao động và chi phí phục vụ cho sản xuất; Nhân rộng mô hình gieo trồng lúa nếp Đổng Đẹo Bụt ra toàn huyện Vị Xuyên và một số huyện trong tỉnh Hà Giang. Muốn làm được điều đó, trước hết cần phải có những nghiên cứu thử nghiệm ban đầu trên một số địa bàn trong huyện để làm mô hình khuyến cáo mở rộng. Xuất phát từ tình hình trên chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ và phân bón đến khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất của giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng Đẹo Bụt tại Tỉnh Hà Giang”. 2. Mục tiêu của đề tài a. Mục tiêu tổng thể Xác định được mật độ và lượng phân bón hợp lí nhằm nâng cao năng suất, chất lượng lúa cho vùng sản xuất giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng đẹo bụt tại Hà Giang. b. Mục tiêu cụ thể - Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng khác nhau và các mức phân bón khác nhau đến khả năng sinh trưởng, phát triển và năng suất của giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng Đẹo Bụt. - Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ trồng và các mức phân bón khác nhau đến năng suất, chất lượng giống lúa nếp cạn đặc sản Đổng Đẹo Bụt. - Xác định mật độ trồng và mức phân bón thích hợp cho giống lúa thí nghiệm. - Xác định công thức có năng suất, chất lượng và đạt hiệu quả kinh tế cao để nhân ra diện rộng. 3. Ý nghĩa của đề tài * Ý nghĩa khoa học 4 Xác định được ảnh hưởng của mật độ và phân bón thời gian sinh trưởng, phát triển, năng suất của các giống lúa thí nghiệm góp phần hoàn thiện qui trình kỹ thuật canh tác giống lúa nếp cạnđặc sản Đổng Đẹo Bụt. Là cơ sở cho việc đề xuất hướng chuyển dịch cơ cấu giống cây trồng theo hướng hàng hoá. * Ý nghĩa thực tiễn Lựa chọn được biện pháp kĩ thuật có hiệu quả kinh tế cao, khuyến cáo nhân rộng mô hình với quy mô hợp lý. Góp phần định hướng cho nông dân chuyển từ sản xuất tự cung tự cấp sang sản xuất hàng hoá. Đề tài mang tính ứng dụng cao, được ứng dụng vào thực tiễn sản xuất góp phần làm thay đổi tập quán sản xuất tự cung, tự cấp, chuyển sang sản xuất hàng hoá của nông dân. 5 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Đối với cây lúa từ lâu đã có câu ca dao “Nhất nước, nhì phân” điều đó nói lên nhu cầu nước của cây lúa rất lớn.Tuy nhiên trong lúc khan hiếm nước như hiện nay thì việc trồng lúa gặp rất nhiều khó khăn. Người nông dân có thể bị thất thu, hoặc mất trắng toàn bộ trong vụ đó. Với địa hình đồi núi chiếm ¾ diện tích, cả nước, lúa cạn đã tồn tại từ lâu đời cung cấp một lượng lớn lương thực cho đồng bào vùng cao. Đây là nguồn gen quí trong lai tạo và chọn giống lúa do lúa cạn có những đặc tính nông học đặc biệt, khác với những cây trồng khác,giúp lúa cạn được phân bố rộng hơn. Qua nhiều nghiên cứu về lúa cạn cho thấy, lúa cạn được hình thành từ lúa tiên, phát triển theo hướng chín sớm, có khả năng chống chịu tốt với hạn, nhất là hạn cuối vụ mùa, chống chịu sâu bệnh và chịu đất nghèo dinh dưỡng, thích nghi cao với điều kiện sinh thái khó khăn. Vai trò của lúa cạn ngày càng được quan tâm, việc nghiên cứu và đưa vào sản xuất những giống lúa cạn có khả năng thích ứng nhịp nhàng trong từng điều kiện cụ thể, phù hợp với điều kiện canh tác của từng địa phương là việc làm cần thiết và mang lại hiệu quả cao. 1.2. Giới thiệu chung về cây lúa cạn 1.2.1. Khái niệm về lúa cạn Nghiên cứu của Đinh Dĩnh (1961) [2], cho rằng nguồn gốc lúa cạn là do từ lúa nước, trong quá trình sống của mình đã chuyển từ dưới nước lên cạn do yêu cầu của con người. Tuy lúa là cây trồng thích ứng rộng nhưng ở mỗi vùng sinh thái khác nhau thì năng suất cũng khác biệt do khả năng cung cấp nước, 6 dinh dưỡng,… khác nhau. Lúa cạn sống ở những nơi khó khăn, không có nguồn nước tưới, hoàn toàn dựa vào nước trời trên những chân đất nương bãi, ruộng bậc thang hoặc những mặt bằng với độ dốc khác nhau từ 0-400.. Cũng theo Nguyễn Thị Lẫm (2003) [12], thì lúa cạn được chia thành hai loại: Lúa cạn cổ truyền: được nông dân Tây Bắc, Việt Bắc,… canh tác lâu đời trên nương rẫy theo dạng định canh hoặc du canh. Năng suất lúa canh tác theo hình thức này không ổn định, giảm theo độ phì đất. Theo Garrity D.P (1984) [35], lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc không có bờ và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt . Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn mà suất hiện các biến dị chịu hạn ngày càng cao.Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường khi ở ruộng nước. Theo Huke R.E (1982) [39], dùng thuật ngữ “Lúa khô” (dryland rice) thay cho lúa cạn (upland rice) và định nghĩa: “Lúa cạn được trồng trong những thửa ruộng được chuẩn bị đất và gieo hạt dưới điều kiện khô, cây lúa sống phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời” . Theo định nghĩa tại Hội thảo nghiên cứu lúa cạn ở Bonake (1982), Bờ Biển Ngà : “Lúa cạn được trồng trên đất thoát nước, không có sự tích trữ nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không đắp bờ, chỉ được tưới nhờ mưa tự nhiên” . Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [17], chia lúa cạn thành 2 dạng: - Lúa cạn thực sự hay còn gọi là lúa nương (rẫy), là loại trồng trên các triền dốc của đồi núi, không có bờ ngăn nước, luôn không có nước ở chân, cây lúa sống nhờ nước trời. 7 - Lúa cạn không hoàn toàn hay lúa nước trời là loại lúa trồng ở triền thấp không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây sống hoàn toàn bằng lượng nước mưa tại chỗ, có thể có nước dự trữ trên bề mặt ruộng và cung cấp nước cho cây lúa vào một thời điểm nào đó. Lúa không chủ động nước hoặc sống nhờ nước trời: loại này được phân bố trên nương bằng, chân đồi, soi bãi có độ dốc nhỏ hơn 50, có đắp bờ hoặc không đắp bờ, hoặc trên ruộng bậc thang đã được gia cố, nhưng cũng dễ bị mất nước sau khi mưa một thời gian ngắn. Những giống lúa cạn gieo trên chân ruộng này là những giống lúa cạn mới lai tạo, có khả năng chịu hạn trong những giai đoạn nhất định, hiệu suất sử dụng nước cao. Những giống lúa cạn khác với lúa nước ở khả năng lấy nước một cách tích cực trong điều kiện thiếu nước nhờ những đặc điểm quý như bộ rễ phát triển mạnh, rễ to mập, ăn sâu, phần vỏ rễ dầy,… Những giống lúa cạn là những giống khi bị hạn ở một số giai đoạn sinh trưởng nhất định không làm ảnh hưởng nhiều đến năng suất và khi gặp khô hạn trong quá trình sinh sống thì mức độ giảm năng suất ít hơn nhiều so với những giống lúa nước cũng ở điều kiện đó.Còn khi gặp đìều kiện có nước, được thâm canh đầy đủ thì năng suất khá hơn. 1.2.2 Những đặc điểm sinh trưởng của lúa cạn Về đặc điển hình thái: Lúa cạn hầu hết được trồng trong những khu vực có điều kiện khó khăn về nước, nơi mà các giống lúa cải tiến năng suất cao thường khó phát triển, vì vậy hiện nay hầu hết các giống lúa cạn vẫn là giống địa phương được người dân tự lưu giữ qua nhiều năm. Hầu hết các đặc điểm hình thái của lúa cạn là sự thích nghi với điều kiện sinh trưởng trong môi trường thiếu nước và có nhiều cỏ dại. Trong đó, khả năng phát triển mạnh của bộ rễ cũng như thân cây to và dày sẽ thuận lợi cho khả năng huy động nước trong điều kiện hạn. Thân cao và lá dài phù hợp cho việc phát triển và cạnh tranh với cỏ dại. Trong hơn 1000 giống lúa lai lưu trữ tại IRRI đã được nghiên cứu cho 8 thấy, phần lớn các giống lúa cạn đều có đặc điểm trung là cao cây, chiều cao có thể từ 100 cm - 180 cm, khả năng đẻ nhánh ít, trung bình chỉ 3 - 5 nhánh/khóm. Thân cây lúa cạn lớn hơn lúa nước, lá dài và nhỏ, đặc biệt lúa cạn có hệ rễ ăn sâu hơn lúa nước, lúa cạn thường có kích thước hạt lớn, nhiều giống có râu hạt rất dài (IRRI, 1975). Các nghiên cứu về đặc điểm các giống lúa cạn Philippines, Nhật Bản, Brazil, Peru cũng có kết quả tương tự Chang et al (1972) [27]. Ở Việt Nam, nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đức Thạnh (2000) [35] cho thấy, lúa cạn vùng Cao Bằng, Bắc Kạn hầu hết là lúa địa phương, có thời gian sinh trưởng từ 120 - 150 ngày, khả năng đẻ nhánh ít, tỷ lệ nhánh hữu hiệu từ 28,58 - 62,1%, chiều cao cây từ 109,5 - 145,5 cm, và hầu hết các giống đều có khả năng chịu hạn tốt. Về sinh trưởng, do sinh trưởng trong điều kiện đất cạn, nên lúa cạn sinh trưởng chậm, diện tích lá ít hơn so với lúa nước, tỷ lệ nhánh hữu hiệu thấp, thời gian trỗ chậm hơn và kéo dài hơn lúa nước. Do đó lúa cạn tạo ra ít chất khô hơn và năng suất hạt thấp hơn. Về thời gian sinh trưởng, hầu hết các giống lúa cạn có thời gian sinh trưởng từ trung bình đến dài ngày. 1.2.3. Phản ứng của cây lúa đối với các điều kiện hạn khác nhau Lúa là cây trồng rất mẫn cảm với hạn do hệ thống rễ nhỏ, khí khổng rất nhạy cảm và lá nhanh bị già hóa khi gặp hạn Hirasawa (1999) [41]. Lúa cũng như các cây trồng khác có thể kháng hạn theo 3 cơ chế khác nhau là: Trốn hạn, tránh hạn và chịu hạn. Trốn hạn là hình thức phát triển nhanh chóng trong thời gian có lượng nước dồi dào và kết quả là cây hoàn thành chu kỳ sống hoặc hoàn thành sinh trưởng giai đoạn cần nước trước khi bị. Tránh hạn là khả năng phát triển rễ mạnh, có khả năng hút nước từ các lớp đất sâu hoặc giảm thoát nước mà không ảnh hưởng đến sản lượng. Cơ chế điều chỉnh thẩm thấu mà theo đó làm tăng sức trương của tế bào trong điều kiện thiếu nước được coi là cơ chế 9 chịu hạn. Khả năng chịu hạn hình thành khi hạn xuất hiện được gọi là cơ chế thích nghi. Khi hạn xảy ra ở đầu vụ hoặc cuối vụ và có thể dự đoán được thì việc lựa chọn cơ chế trốn hạn với các giống ngắn ngày là một lợi thế. Khi hạn xảy ra bất thường và không thể dự đoán được thì cơ chế chống hạn và chịu hạn là quan trọng. Có rất nhiều nghiên cứu khác nhau về quá trình, cơ chế và các tình trạng quyết định năng suất lúa trong điều kiện nước tưới hạn chế Fischer et al., (2003) [33] đã tóm tắt lại ở 3 thành phần lớn ảnh hưởng đến năng suất lúa khi gặp hạn là: (1) Mức độ nghiêm trọng của hạn và khả năng dự đoán hạn của môi trường mục tiêu, (2) Tiềm năng năng suất, (3) Hình thức tránh hạn và chịu hạn. Mối quan hệ giữa 3 thành phần này với các điều kiện hạn khác nhau được trình bày trong hình 1.1. Tính nghiêm trọng của hạn Tính trạng chịu hạn Tiềm năng năng suất Không dự đoán được Năng suất Trốn hạn Có thể dự đoán được Hình 1.1: Sơ đồ của 3 thành phần dưới điều kiện môi trường hạn (tiềm năng năng suất, hình thức trốn hạn và tình trạng chịu hạn) và mối quan hệ giữa năng suất và các hình thức hạn khác nhau ở lúa Theo sơ đồ hình 1.1, khi cây lúa không gặp hạn, tiềm năng năng suất quyết định năng suất hạt. Từ bên trái sang bên phải của sơ đồ, hạn có xu hướng nghiêm trọng hơn, khi đó trốn hạn hoặc chịu hạn trở thành quan trọng. Nếu 10 theo chiều đứng từ dưới lên, hạn có thể dự đoán được thì kiểu hình chín sớm hoặc thời gian gieo trồng là lựa chọn tốt (trốn hạn), nhưng hạn không dự đoán được thì tính trạng chịu hạn là lựa chọn duy nhất. Khi hạn ở mức trung bình, năng suất giảm 50% thì tiềm năng năng suất là một cơ chế quan trọng. Hạn ở mức nghiêm trọng hơn, yêu cầu cơ chế chống chịu hạn, nếu hạn nghiêm trọng nhưng có thể dự đoán được và ở giai đoạn sinh trưởng cuối thì cơ chế trốn hạn là hiệu quả với các giống chín sớm. Hạn xảy ra ở giữa vụ và không theo quy luật thì yêu cầu cơ chế chống chịu hạn. Khi nghiên cứu về tác hại của hạn với cây lúa, Fischer et al. (2003) [33] đã phân ra các thời điểm hạn ảnh hưởng đến từng giai đoạn phát triển khác nhau của cây lúa cũng như phản ứng của cây lúa với hạn như sau: - Hạn đầu vụ: Trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng, số lượng nước sử dụng tương ứng với lượng thoát hơi nước và sản phẩm chất khô tạo ra. Diện tích lá phát triển nhanh hơn do tăng cả số nhánh và số lá. Thoát hơi nước và sử dụng nước nhanh hơn, khi lúa khép tán, thoát hơi nước xác định chủ yếu bằng độ dẫn nước thông qua khí khổng, khi khí khổng đóng độ thoát hơi nước thông qua lớp cutin của lá. Khi khí khổng mở cả hai quá trình quang tổng hợp và thoát hơi nước đều ở mức cao. Tại một số giai đoạn sinh trưởng, khi độ ẩm đất bắt đầu giảm thì phản ứng hiệu quả nhất của cây là đóng khí khổng để giảm thoát hơi nước, điều này làm giảm sinh trưởng của cây. Sự sinh trưởng của lá và kéo dài thân rất nhạy cảm với tình trạng nước, các quá trình này sẽ bị ảnh hưởng nếu hạn xảy ra ở đầu thời kỳ sinh trưởng. Hầu hết các cây trồng, quá trình trao đổi không bị ảnh hưởng đến khi đất có độ ẩm khoảng 30%, nhưng ở lúa giảm sinh trưởng bắt đầu khi độ ẩm đất 70%, điều này chỉ ra rằng lúa rất mẫn cảm với hạn. Một biệu hiện khi đất giảm độ ẩm là lá lúa cuộn lại để giảm bức xạ mặt trời lên mặt lá và giảm thoát hơi nước, cuốn lá là hình thức biểu hiện đơn giản của sự héo. 11 Nếu hạn xảy ra khi lúa bắt đầu đẻ nhánh, khả năng chịu hạn dựa trên diện tích lá còn xanh và khả năng của chúng sau khi hạn, điều này được chứng minh bằng khả năng khác nhau của các giống lúa tại giai đoạn đầu sinh trưởng của cây. Nhìn chung sự khô hạn giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng có thể giảm nhẹ hơn về năng suất so với khô hạn vào lúc cuối vụ bởi vì sự phục hồi ở giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng tốt hơn. - Hạn giữa vụ không liên tục: Đó là sự khô hạn gián đoạn, là sự kiện khô hạn diễn ra đan xen giữa những trận mưa. Mặc dù thời gian hạn diễn ra ngắn nhưng những thời kỳ không mưa có thể được lặp lại. Hầu hết các nghiên cứu đều cho thấy khả năng kết hạt rất mẫn cảm với tình trạng nước. Khi hạn không liên tục xảy ra xung quanh thời điểm trỗ, số hạt/bông và cuối cùng là năng suất hạt bị ảnh hưởng rõ rệt. Thời gian trỗ thường bị trì hoãn 2 – 3 tuần dưới điều kiện hạn, trong một số trường hợp không hình thành hạt. Sự trỗ thoát liên quan đến sức trương và trì hoãn trỗ tương quan nghịch với tiềm năng nước của cây Pantuwan et al (2002b) [45]. - Hạn cuối vụ: Khi hạn cuối vụ xảy ra tất cả nước hữu hiệu ở vùng rễ được sử dụng cho thoát hơi nước, lá lúa đang ở giai đoạn già hóa, bị héo liên tục và tàn sớm. Năng suất lúa phụ thuộc và việc tránh ảnh hưởng của hạn xung quanh thời điểm mẫn cảm là thời gian trỗ. Ngoài ra năng suất còn phụ thuộc vào khả năng sử dụng nước ở các tầng đất khác nhau của cây lúa. Khi hạn cuối vụ xảy ra, khả năng hút nước của bộ rễ và hiệu quả sử dụng nước quyết định sản phẩm chất khô tạo ra (năng suất hạt), cũng như các cây trồng khác, khả năng hút nước phụ thuộc và chiều dài rễ và mật độ rễ. Những giống chịu hạn tốt có khả năng duy trì hút nước hoặc giữ nước nhiều hơn trong thời kỳ chắc hạt và cũng duy trì bộ lá xanh dài hơn, khô lá xảy ra ít hơn, các lá mát hơn do thoát hơi nước và năng suất cao