Tài liệu Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa nếp tan tròn (oryza sativa l. var. japonica) trồng tại xã thôm mòn, huyện thuận châu, sơn la

DANH MỤC BẢNG Biểu 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của toàn thế giới .................. 10 trong vài thập kỷ gần đây ................................................................................ 10 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 9 nước có sản lượng lúa hàng đầu thế giới ............................................................................................. 11 Bảng 1.3: Năng suất, diện tích và sản lượng gạo Việt Nam trong những thập kỷ gần đây ....................................................................................................... 13 Bảng 3.1: Các giai đoạn phát triển của cây lúa theo mã số ............................ 35 Bảng 3.2: Phương pháp nghiên cứu tính trạng hình thái ................................ 35 Bảng 3.3: Phương pháp nghiên cứu tính trạng nông học .............................. 37 Bảng 3.4: Phương pháp nghiên cứu tính trạng năng suất ............................... 38 Bảng 4.1: chiều dài và chiều rộng lá công năng ............................................. 52 Bảng 4.2: Chiều dài và chiều rộng lá đòng ..................................................... 54 Bảng 4.3: Kích thước lớp cutin của lá (n=30)................................................. 60 Bảng 4.4: Chiều cao thân giống nếp tan tròn .................................................. 68 Bảng 4.5: chiều dài bông giống lúa nếp tan tròn cổ truyền ............................ 92 Bảng 4.6 : Thời gian sinh trưởng của giống lúa nếp tan tròn cổ truyền ......... 95 Bảng 4.7: Các yếu tó cấu thành năng suất lúa ................................................ 99 Bảng 4.7: các đặc điểm về hình thái hạt ....................................................... 102 Bảng 4.7: Chất lượng cơm của giống nếp tan tròn ....................................... 104 1 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Giống lúa nếp tan tròn và giống N87được trồng ở xã Thôm Mòn,huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La ............................................................. 31 Giống đối chứng là N87, số liệu của giống được tham khảo từ thành viên của nhóm nghiên cứu: Phạm Quốc Cường ............................................................ 31 Hình 4.1: Lá của giống nếp tan tròn................................................................ 49 Hình 4.2: Lá của giống nếp tan tròn và giống lúa N87 ................................... 49 Hình 4.3: Thìa lìa lá lúa................................................................................... 50 Hình 4.5: Lúa nếp tan tròn giai đoạn 9, (A, B) lá đòng thẳng đứng và vẫn giữ màu xanh tự nhiên vụ đông xuân năm 2012-2013 .......................................... 59 Hình 4.6. Chi tiết về tầng cutin giống nếp tan tròn ......................................... 61 Hình 4.7: Cấu tạo một phần phiến lá đòng giống nếp tan tròn ....................... 63 Hình 4.8. Cấu tạo gân chính giống nếp tan tròn ............................................. 64 Hình 4.10. Góc thân giống nếp tan tròn và giống N87 ................................... 71 Hình 4.11. Tầng mô cứng nằm sát biểu bì giống nếp tan tròn........................ 74 Hình 4.12: Cấu tạo thân giống nếp tan tròn (A), và giống TD2-5 (B) ........... 75 Hình 4.13: Cấu tạo thân lóng gốc giống nếp tan tròn cuối giai đoạn 3 .......... 77 Hình 4.14: Lát cắt ngang lóng gốc giai đoạn 8 ............................................... 77 Hình 4.15: cấu tạo chi tiết bó dẫn giống nếp tan tròn ..................................... 79 Hình 4.16. Cấu tạo thân long thứ 2 giống nếp tan tròn giai đoạn 6 ................ 81 Hình 4.17. Quá trình hình thành khoang khí ở thân giống nếp tan tròn ......... 82 Hình 4.18: Hình thái ngoài rễ giống lúa nếp tan tròngiai cuối giai đoạn 4 .... 85 Hình 4.19. Rễ mới mọc của giống nếp tan tròn sau 24h ................................. 86 Hình 4.20. Lát cắt ngang chi tiết rễ giống nếp tan tròn .................................. 86 Hình 4.21: Lát cắt ngang vỏ ngoài của rễ lúa nếp tan..................................... 88 Hình 4.22. Sự dung sinh hình thành nên khoang khí giống nếp tan tròn ....... 88 2 Hình 4.23: lát cắt ngang rễ giống nếp tan tròn ................................................ 89 Hình 4.24: Rễ bên đang hình thành ở phần rễ mà lông hút mới rụng đi, nội bì chưa hóa gỗ ..................................................................................................... 90 Hình 4.25: Giống lúa nếp tan trong cổ truyền giai đoạn chín sữa .................. 94 Bông lúa nổi trên mặt ruộng............................................................................ 94 Hình 4.27. Giống lúa nếp tan tròn gia đoạn làm đòng vụ mùa năm 2013 ...... 98 Hình 4.26: hình thái ngoài hạt gạo giống nếp tan tròn.................................. 103 3 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 4 1. Đặt vấn đề...................................................................................................... 6 2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................... 8 3. Nội dung nghiên cứu ..................................................................................... 8 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 9 1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam ...................................... 9 1.1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới ........................................................ 9 1.1.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam........................................................ 12 1.2. Tình hình nghiên cứu lúa trong và ngoài nước ........................................ 16 1.2.1. Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới .................................................. 16 1.2.2. Tình hình nghiên cứu lúa trong nước .................................................... 20 1.3. Những nghiên cứu về hình thái cây lúa ................................................... 26 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 31 2.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 31 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................ 31 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................. 31 2.2.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 32 2.3. Phương pháp nghiên cứu.......................................................................... 32 23.1. Cơ sở khoa học và cơ sở thực tiễn ......................................................... 32 2.3.1.1. Cơ sở khoa học ................................................................................... 32 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng ......................................... 34 * Phương pháp nghiên cứu tính trạng hình thái, nông học ............................. 34 2.3.2.2. Phương pháp nghiên cứu tính trạng nông học (bảng 2.3) ................ 37 2.3.3. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ..................................................... 43 4 CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, KHÍ HẬU HUYỆN THUẬN CHÂU, TỈNH SƠN LA ................................................................................. 45 3.1. Đặc điểm địa hình tỉnh Sơn La ................................................................ 45 3.2. Khí hậu huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La................................................. 45 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ................................................... 47 4.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của giống lúa nếp tan tròn ....................... 47 4.1.1. Đặc điểm hình thái và giải phẫu lá........................................................ 47 4.1.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu thân ....................................................... 67 4.1.3. Đặc điểm hình thái, giải phẫu rễ ........................................................... 83 4.2. Một số tính trạng về hình thái bông ......................................................... 91 4.2.1. Chiều dài cổ bông.................................................................................. 91 4.2.2. Chiều dài bông ...................................................................................... 92 4.2.3. Trục bông .............................................................................................. 92 4.3. Một số tính trạng nông học ...................................................................... 93 4.3.1. Khả năng đẻ nhánh ................................................................................ 93 4.3.2. Độ rụng hạt ............................................................................................ 94 4.3.3. Thời gian sinh trưởng ............................................................................ 95 4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất ................................................................ 98 4.5. Các đặc điểm về hính thái và chất lượng hạt ......................................... 102 4.6. Đánh giá mốt số khả năng chống chịu của giống .................................. 104 4.6.1. Khả năng chịu rét của mạ .................................................................... 104 4.6.2. Khả năng chống sâu bệnh của giống nếp tan tròn .............................. 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 109 5 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề An ninh lương thực là yêu cầu cấp thiết hiện nay, biến đổi khí hậu làm giảm năng suất, chất lượng cây trồng. Trong khi đó nhu cầu về lương thực lại không ngừng tăng lên - một nghịch lý buộc các nhà khoa học phải nỗ lực hết mình trong quá trình tìm tòi, nghiên cứu, lai tạo các giống cây con thích ứng với môi trường, cho năng suất và chất lượng cao nhằm đảm bảo nhu cầu và chất lượng cuộc sống cho con người trước mắt cũng như lâu dài. Ở Việt Nam những năm gần đây, các nhà khoa học trong lĩnh vực nông nghiệp đã có những nỗ lực to lớn nhằm tìm tòi, lựa chọn, lai tạo số lượng lớn các loại giống lúa mới, cho năng suất vượt trội góp phần giải quyết vấn đề lương thực. Tuy nhiên trong quá trình canh tác, các giống lúa lai mới cũng bộc lộ không ít những hạn chế nhất định, như hiện tượng thoái hóa về sản lượng cũng như chất lượng sau khi gieo trồng hai hay ba mùa vụ, về chất lượng gạo nói chung không được đánh giá cao bằng các giống lúa thuần đã có lâu đời, và khả năng chống chịu với sâu bệnh, khí hậu khắc nghiệt không cao. Để đảm bảo duy trì và phát triển các sản phẩm nông nghiệp nói chung ngoài việc nghiên cứu, lai tạo các giống lúa lai mới có năng suất cao cần có chiến lược lưu giữ các giống lúa bản địa đã được cha ông ta canh tác, phát triển hàng trăm năm nay. Các giống lúa bản địa về năng suất có thể kém hơn các giống lúa lai hiện nay, nhưng những đặc điểm di truyền nổi trội mang tính lâu dài, bền vững mà các giống lúa lai mới bây giờ không thể nào có được. Đó là rất ít thoái hóa, khả năng chống chịu với thời tiết khắc nhiệt như: rét đậm, sâu bệnh tốt và chất lượng gạo được người tiêu dùng đánh giá cao. Trong các giống lúa quý hiếm bản địa hiện nay được bà con các dân tộc canh tác, đặc biệt các giống lúa bản địa ở vùng núi cao Tây Bắc, phải kể đến 6 giống lúa nếp tan tròn do bà con dân tộc Thái gieo trồng hàng trăm năm nay tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Giống lúa này được bà con dân tộc Thái canh tác và lưu giữ qua hàng trăm năm bằng biện pháp thủ công nhưng chất lượng không thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, do đời sống của người dân sinh sống tại các tỉnh vùng núi phía Bắc nói chung và ở tỉnh Sơn La nói riêng còn quá thấp, đặc biệt là đồng bào các dân tộc, bởi vậy nhiều giống lúa bản địa tuy có phẩm chất tốt, nhưng gặp hạn chế về năng suất nên người nông dân phần đa bỏ canh tác các giống địa phương sang canh tác các giống lúa lai, giảm đói nghèo. Giống lúa nếp tan tròn cho gạo nếp dẻo, có hương rất thơm, hạt gạo tròn màu trắng đục và chất lượng hơn hẳn các giống lúa lai cũng đang được gieo trồng phổ biến trên địa bàn như giống N87, N97. Ngoài những đặc điểm nổi trội về chất lượng hạt của giống nếp tan tròn, giống lúa này còn có điểm nổi trội hơn các giống lúa lai về khả năng chịu rét và chống chịu sâu hại. Tuy nhiên năng suất của giống không cao, ảnh hưởng đến sản lượng và lợi nhuận của người dân, mặc dù giá thành của lúa gạo nếp tan cao hơn so với những loại gạo khác. Chúng tôi hy vọng những nghiên cứu về các đặc điểm sinh học, sinh thái, nông học liên quan đến năng suất, tính chống chịu của giống nếp tan có thể sử dụng làm nền tảng cho bảo tồn và phát triển nguồn gen quý này. Xuất phát từ những cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, để góp phần nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các giống lúa cổ truyền được gieo trồng tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Nhằm thúc đẩy quá trình chọn lọc, lưu giữ các giống lúa thuần bản địa có chất lượng hạt cao, khả năng chống chịu với điều kiện khí hậu, sâu hại tốt nên tôi chọn cho đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa nếp tan tròn (Oryza sativa L. var. japonica) trồng tại xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu, Sơn La”. 7 2. Mục tiêu đề tài Nghiên cứu các đặc điểm sinh học, sinh thái của giống lúa nếp tan tròn, từ đó làm cơ sở đề xuất giải pháp bảo tồn và phát triển giống lúa nếp tan tròn tại huyện Thuận Châu, Sơn La. 3. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu các tính trạng hình thái, nông học của giống lúa nếp tan tròn. - Nghiên cứu các đặc điểm giải phẫu của giống lúa nếp tan tròn. - Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học liên quan đến năng suất và chất lượng hạt. - Nghiên cứu khả năng chống chịu của giống lúa đối với nhiệt độ thấp và sâu bệnh. - Nghiên cứu phương pháp chọn lọc, lưu giữ giống truyền thống của người dân 8 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 1.1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới Cây lúa thuộc họ Lúa (Poaceae hay Graminae). Lúa trồng phổ biến hiện nay có tên khoa học là Oryza sativa L. var. japonica , được thuần hoá từ cây lúa dại, trải qua quá trình chọn lọc, biến đổi lâu dài tạo nên loài lúa trồng như hiện nay. Mặc dù còn nhiều bất đồng về nguồn gốc xuất xứ của cây lúa nhưng đa số ý kiến đều cho rằng tổ tiên cây lúa có nguồn gốc ở khu vực Vân Nam (Trung Quốc) và Nam Á, trong đó có Việt Nam. Các tiêu bản lúa dại và di chỉ khảo cổ đã chứng minh điều đó. Việt Nam có vinh dự được coi là cái nôi Đông của nền văn minh lúa nước. Hiện nay trên thế giới có hơn 100 quốc gia trồng lúa nước ở hầu hết các châu lục, với tổng diện tích canh tác khoảng 153,8 triệu hecta (IRRI, 1996) [13]. Tuy nhiên sản xuất lúa gạo vẫn tập trung chủ yếu ở các nước châu Á, nơi chiếm 90% diện tích về gieo trồng và sản lượng [6], trong đó Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất (44,1 triệu ha) tiếp đến là Trung Quốc (khoảng 30,4 triệu ha) (FAOFAST, 2011) [8]. Qua kết quả nghiên cứu của FAOSTAT (2011) [6] cho thấy về diện tích canh tác lúa có xu hướng tăng mạnh là khoảng từ thập kỷ 60 đến thập kỉ 90, sau đó tăng chậm dần và có xu hướng ổn định vào thập kỷ năm đầu của thế kỷ XXI. Năng suất trên đơn vị diện tích cũng có chiều hướng tăng mạnh trong 4 thập kỷ cuối thế kỷ XX. Năng suất từ 18,7 tạ/ha năm 1961 lên 38,9 tạ/ha năm 2000 và đạt 43,3 tạ/ha năm 2010. Năng suất trong 4 thập kỷ cuối thế kỷ XX tăng nhanh có thể giải thích do giai đoạn từ 1961 - 2000 cuộc cách mạng xanh về giống lúa và kỹ thuật canh tác có nhiều cải biến, thuốc hóa học và thuốc trừ sâu bệnh được sử dụng phổ biến. 9 Sang những năm đầu thế kỷ XXI người ta có xu hướng hạn chế sử dụng chất hóa học vào thâm canh lúa, chú trọng chỉ tiêu chất lượng hơn số lượng nên năng suất có xu hướng tăng chậm lại. Sản lượng trong 5 năm đầu tiên của thế kỷ XXI (từ 2000 đến 2005) sản lượng lúa tăng không đáng kể (từ 598,97 triệu tấn lên 618,53 triệu tấn) nhưng từ 2005 đến 2011 sản lượng lúa tăng nhanh đạt tới 722,76 triệu tấn. Trong giai đoạn sau có sự tăng nhanh về sản lượng do ở giai đoạn này khoa học kỹ thuật trong chọn giống phát triển, có nhiều giống lúa lai, ngắn ngày và năng suất cao được đưa vào sử dụng. Đặc biệt là ở các nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển năng suất lúa cao hơn hẳn. Bảng 1.2 [8] mô tả số liệu thống kê 10 nước có sản lượng lúa hàng đầu thế giới. Biểu 1.1. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của toàn thế giới trong vài thập kỷ gần đây Năm Diện tích Năng suất Sản lƣợng (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) 1961 115,50 18,7 215,65 1970 133,10 23,8 316,38 1980 144,67 24,7 396,87 1990 146,98 35,3 518,23 2000 154,11 38,9 598,97 2004 151,02 40,3 608,37 2008 160,21 42,97 688,52 2010 161,76 43,3 701,12 2011 164,12 44,03 722,76 (Nguồn: FAOSTAT, 2011)[8] Theo số liệu bảng 1.2, trong 9 nước có sản lượng gạo cao nhất từ 10 triệu tấn trở lên thì có 8 nước nằm ở Châu Á, chỉ có một đại diện không thuộc 10 Châu Á là Braxin (Nam Mỹ). Trung Quốc và Việt Nam là hai nước có năng suất cao hơn hẳn 66,86 tạ/ha (Trung Quốc) và 55,32 tạ/ha (Việt Nam). Có thể lý giải do Trung Quốc là nước đi tiên phong trong phát triển lúa lai, có trình độ thâm canh cao (ICARD, 2003)[15]. Còn Việt Nam những năm gần đây có sự vượt trội về sản lượng nhờ thủy lợi được cải thiện đáng kể và áp dụng nhanh các tiến bộ kỹ thuật về giống, phân bón và bảo vệ thực vật. Nhật Bản là nước có năng suất cao đứng thứ 3 trong 10 nước trồng lúa, đạt 53,312 tạ/ha. Thái Lan tuy là nước đứng đầu thế giới về xuất khẩu gạo trong nhiêu năm, song sản lượng chỉ đạt 29,74 tạ/ha, bởi vì Thái Lan chú trọng nhiều hơn đến canh tác các giống lúa dài ngày, có chất lượng cao (Bùi Huy Đáp, 1999)[6]. Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của 9 nƣớc có sản lƣợng lúa hàng đầu thế giới Tên nƣớc Diện tích Năng suất Sản lƣợng (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn) Trung Quốc 30,31 66,86 202,67 Ấn Độ 44,10 35,30 155,70 Indonexia 13,20 49,79 65,74 Băngladesh 12,20 42,18 50,62 Việt Nam 76,51 55,32 42,33 Thái Lan 11,63 29,74 34,58 Myanma 8,04 40,80 32,08 Philippin 4,53 36,77 16,68 Braxin 2,75 48,95 13,47 (Nguồn: FAOSTAT, 2011)[8] Theo dự báo của các nhà khoa học thì sản lượng lúa sẽ tăng chậm và có xu hướng chững lại vì diện tích trồng lúa ngày càng thu hẹp do tốc độ đô thị 11 hoá gia tăng (Beachel, H.M, 1972) [36]. Giá lúa tăng chậm trong khi đó giá vật tư đầu vào tăng cao đã không khuyến khích nông dân trồng lúa, hệ số sử dụng ruộng đất khó có thể tăng cao hơn nữa (ví dụ ở Việt Nam nhiều nơi đã trồng tới 3 vụ lúa/năm). Nông dân chuyển diện tích trồng lúa sang trồng các cây khác và nuôi trồng thuỷ sản có hiệu quả kinh tế cao hơn hoặc chuyển sang trồng các giống lúa có chất lượng cao mặc dù năng suất thấp hơn. 1.1.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam Việt Nam là một nước trồng lúa trọng điểm trên thế giới, người Việt Nam vẫn thường tự hào về nền văn minh lúa nước của đất nước mình. Từ xa xưa cây lúa đã trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa quan trọng trong đời sống của người dân Việt Nam (Bùi Huy Đáp, 1999) [6]. Suốt từ Bắc đến Nam, đâu đâu cũng thấy người dân trồng lúa, song diện tích tập trung chủ yếu ở hai vùng châu thổ lớn đó là Đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long. Quá trình khai hoang phục hoá cùng với việc thâm canh tăng vụ đã đưa tổng diện tích lúa thu hoạch của nước ta từ 4,74 triệu ha năm 1961 lên 7,67 triệu ha năm 2000, sau đó giảm dần xuống còn 7,34 triệu ha vào năm 2003 (Nguyễn Thị Lẫm và cs, 2003) [18]. Cùng thời gian đó năng suất và sản lượng lúa cũng tăng lên rõ rệt nhờ vào công cuộc cải cách về giống lúa và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật về phân bón, tưới tiêu, phòng trừ sâu bệnh một cánh hợp lý, đồng bộ. Tính từ năm 1961 đến năm 2011, năng suất lúa của nước ta đã tăng lên 2,92 lần. Giai đoạn tăng cao nhất là từ thập kỷ 80 đến nay. Điều này gắn liền với các tiến bộ mới trong thâm canh tăng năng suất lúa được ứng dụng rộng rãi, trong thời gian này và điều quan trọng hơn là việc chuyển đổi cơ chế quản lý đất đai, từ cơ chế hợp tác sang tư nhân hoá, lấy hộ gia đình là đơn vị kinh tế tự chủ đã khuyến khích người dân đầu tư, thâm canh sản xuất lúa. Sản lượng lúa của Việt Nam cũng vì thế mà tăng liên tục, từ 9,0 triệu tấn năm 1961 lên 36,34 triệu tấn năm 2005 và đến 55,32 triệu tấn năm 12 2011 (bảng 1.3). Từ một nước thiếu ăn, phải nhập khẩu gần 2 triệu tấn gạo/năm trước đây, Việt Nam đã vươn lên giải quyết an ninh lương thực cho 83 triệu dân ngoài ra còn xuất khẩu một lượng gạo lớn ra thị trường thế giới. Hiện tại nước ta đứng hàng thứ 2 trên thế giới (sau Thái Lan) về lượng gạo xuất khẩu, đạt 5,25 triệu tấn năm 2005 (FAOSTAT, 2011)[8]. Bảng 1.3: Năng suất, diện tích và sản lƣợng gạo Việt Nam trong những thập kỷ gần đây Năm Diện tích (ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) 1961 4,74 18,96 9,00 1970 4,72 21,53 10,17 1980 5,60 20,79 11,64 1990 6,04 31,81 19,22 2000 7,67 42,43 32,52 2004 7,44 48,55 36,14 2008 7,40 52,33 38,72 2010 7,48 53,41 40,00 2011 7,65 55,32 42,33 (Nguồn: FAOSTAT, 2011)[8] Nhìn chung ngành sản xuất lúa của nước ta đến nay đã đạt được nhiều thành tựu quan trọng. Tuy nhiên một điều đáng chú ý là trong những năm gần đây, ngược lại với quá trình khai hoang phục hoá trong mấy thập kỷ trước thì quá trình đô thị hoá, công nghiệp hoá đã và đang làm giảm đáng kể diện tích đất nông nghiệp nói chung và dành cho sản xuất nói riêng. Vì thế mặc dù việc thâm canh tăng vụ rất được chú trọng, song tổng diện tích lúa thu hoạch hàng năm trong khoảng thời gian từ 2001 - 2005 đang giảm dần. So với năm 2000 diện tích lúa của nước ta đã giảm tới 330.000 ha. Ngoài ra, so sánh với các nước trồng lúa tiên tiến như Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan... 13 năng suất lúa của Việt Nam vẫn còn thấp (Itoh và cs,2000) [39]. Do đó, để đảm bảo an ninh lương thực cho một quốc gia đông dân cư như nước ta và giữ vững vị thế là một nước xuất khẩu lúa gạo hàng đầu thế giới thì điều kiện cần thiết là phải tiếp tục đầu tư thâm canh tăng vụ, lai tạo và chọn lọc những giống lúa có năng suất cao, phẩm chất tốt, chống chịu tốt với sâu, bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất lợi. Để nâng cao giá trị xuất khẩu chính phủ Việt Nam đã có chiến lược phát triển 1 triệu ha lúa chất lượng cao phục vụ cho công tác xuất khẩu. [1] Trong giai đoạn 1961 - 2000, Việt Nam chủ yếu chú trọng vào khâu số lượng nhằm nhanh chóng giải quyết sự thiếu hụt về lương thực. Tuy nhiên, khi chúng ta cơ bản đã giải quyết vấn đề an ninh lương thực và có dư thừa xuất khẩu với số lượng lớn trong 20 năm liên tục (tính đến năm 2010) thì nước ta cần hướng đến sản xuất lương thực không chỉ theo số lượng mà cần cả chất lượng. Thị trường xuất khẩu gạo mở rộng do Việt Nam là thành viên của WTO và uy tín của lúa gạo Việt Nam trên thị trường thế giới được cải thiện. Quá trình hội nhập sâu vào kinh tế thế giới và khu vực, bên cạnh thách thức, lúa gạo Việt Nam cũng có nhiều cơ hội để mở rộng thị trường xuất khẩu. Nhu cầu gạo trên thị trường thế giới và khu vực 5 năm tới dự báo vẫn tiếp tục sôi động do cầu vẫn tăng . Các điều kiện cơ bản của sản xuất lúa của Việt Nam hiện nay là: Đất, nước, phân bón, giống, khoa học công nghệ, thị trường tiêu thụ gạo khá đảm bảo. Sản lượng phân bón sản xuất trong nước đang tăng dần do các nhà máy sản xuất phân đạm Phú Mỹ đã đi vào hoạt động và sắp tới công trình khí điện - đạm Cà Mau sẽ đi vào hoạt động cùng với các nhà máy phân lân, supe phôt phát tăng công suất đảm bảo ổn định nguồn cung cấp trong nước, ứng dụng rộng rãi các tiến bộ khoa học kỹ thuật, nhất là giống mới vào sản xuất để thực hiện các biện pháp thâm canh lúa nhằm tăng năng suất và chất lượng, 14 giảm chi phí trung gian, tăng sức cạnh tranh của sản phẩm lúa gạo trên thị trường [33]. Tổ chức quản lý nông nghiệp không ngừng đổi mới và hoàn thiện theo hướng phát huy vai trò tự chủ của kinh tế hộ nông dân, tăng cường sự hỗ trợ của nhà nước, phù hợp với yêu cầu sản xuất hàng hoá gắn với xuất khẩu gạo khi Việt Nam gia nhập WTO. Những năm gần đây, hiệp hội xuất khẩu gạo Thái Lan và Việt Nam đã có sự phối hợp trong các hoạt động xuất khẩu gạo giữa 2 nước trên thị trường thế giới và khu vực, cũng tạo điều kiện thuận lợi cho mỗi nước. Thách thức sắp tới Việt Nam sẽ là thành viên của WTO nên thị trường nông sản nói chung, thị trường lúa gạo Việt Nam nói riêng sẽ mở rộng cửa cho hàng nhập khẩu từ các nước. Hàng rào thuế quan và sự bảo hộ của Nhà nước đối với sản xuất và xuất khẩu gạo sẽ hạn chế và tiến tới bãi bỏ. Gạo Thái Lan, Mỹ, Trung Quốc, Pakistan…và các nước khác có chất lượng cao, giá rẻ hơn sẽ tràn vào thị trường Việt Nam với thuế nhập khẩu không đáng kể (94% hàng hoá Mỹ nhập vào Việt Nam hưởng thuế suất 15%, trong đó hàng lương thực gạo, ngô không đáng kể). Do đó lúa gạo Việt Nam phải chịu sức ép cạnh tranh gay gắt ngay trên sân nhà, trong khi đó cơ sở vật chất kỹ thuật phục vụ sản xuất, chế biến gạo của ta còn non kém. Dân số tăng nhanh, đất trồng lúa có hạn, năng suất lúa nhiều vùng đã chạm trần nên khả năng tăng năng suất là hạn chế. Trong khi đó tập quán sản xuất nhỏ, quy mô gia đình, tự cung tự cấp, chạy theo năng suất, xem nhẹ chất lượng gạo vẫn phổ biến trong hầu hết các hộ trồng lúa của các vùng, trình độ dân trí, khoa học công nghệ, kiến thức thị trường của nông dân trồng lúa vẫn còn thấp. Vì thế chiến lược sản xuất lúa của Việt Nam trong thời gian tới là: phấn đấu đạt và duy trì sản lượng lúa hàng năm hơn 40 triệu tấn/năm, đẩy mạnh sản xuất các giống lúa có chất lượng cao, dành 1 triệu ha để sản xuất lúa phục vụ mục tiêu xuất khẩu, duy trì sản lượng gạo xuất khẩu hàng năm từ 4 - 5 triệu tấn. Để đạt mục tiêu này một mặt chúng ta phải đẩy mạnh đầu tư 15 (phân bón, thuốc trừ cỏ, thuốc trừ sâu bệnh, thuỷ lợi, cơ giới hoá…) chuyển đổi cơ cấu giống theo hướng năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu điều kiện môi trường nhiều biến đổi, với các loại sâu, bệnh hại chính. Như vậy việc nghiên cứu, chọn lọc, lai tạo giống lúa có chất lượng cao phục vụ cho yêu cầu của sản xuất là một nhiệm vụ sống còn, phải đặt thành chương trình cấp quốc gia và phải huy động cả "4 nhà" (Nhà nước, nhà Khoa học, nhà Nông và nhà Doanh nghiệp) cùng tham gia thì mới hy vọng đạt kết quả như mong đợi (Báo Nhân dân, 2/6/2004) [1]. 1.2. Tình hình nghiên cứu lúa trong và ngoài nƣớc 1.2.1. Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới 1.2.1.1.Thu thập nguồn gen cây lúa trên thế giới Trên thế giới người ta quan tâm đến việc bảo tồn nguồn gen nói chung, và nguồn gen cây lúa nói riêng từ những thập kỷ trước đây. Ngay từ những năm 1924, Viện nghiên cứu cây trồng Liên Xô (cũ) đã được thành lập, nhiệm vụ chính là thu nhập và đánh giá bảo tồn nguồn gen cây trồng. Tổ chức lương thực và nông nghiệp Thế giới (FAO) đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đề ra phương hướng thúc đẩy việc xây dựng ngân hàng gen phục vụ cho việc giữ gìn tài nguyên thiên nhiên nhằm phục vụ lợi ích lâu dài của nhân loại. Ở các quốc gia nhiệt đới và á nhiệt đới đã hình thành nhiều tổ chức quốc tế, đảm nhận việc thu thập tập đoàn giống trên thế giới đồng thời cung cấp nguồn gen để cải tạo giống lúa trồng (Trần Đình Long, 1992) [19]. Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI thành lập năm 1960, đến năm 1962 đã tiến hành thu thập nguồn gen cây lúa, và năm 1977 chính thức khai trương ngân hàng gen. Tại đây đã thu thập tập đoàn cây lúa từ 110 quốc gia trên thế giới, bộ sưu tập có hơn 80 nghìn mẫu, trong đó có các giống lúa trồng ở Châu Á, O. sativa chiếm đến 95% còn 2.194 mẫu đang ở thời kỳ hạt nhân, chuẩn bị đăng ký vào ngân hàng gen cây lúa (Gomez, KA,1995)[46]. 16 Nguồn tài nguyên phong phú cùng với đội ngũ các nhà khoa học giàu trí tuệ và những phương tiện nghiên cứu hiện đại IRRI đã thực hiện được vai trò trung tâm trong cuộc cách mạng xanh, đã góp phần thúc đẩy sản xuất nông nghiệp của nhiều quốc gia trồng lúa ở trên thế giới. IRRI đã có quan hệ chính thức ở Việt Nam ta từ năm 1975 trong chương trình thí nghiệm giống quốc tế trước đây và hiện nay là chương trình đánh giá nguồn gen cây lúa, trong quá trình hợp tác Việt Nam đã nhập được 279 tập đoàn lúa gồm hàng ngàn mẫu giống, mang nhiều đặc điểm sinh học tốt, chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận như nhiệt độ, nhiễm mặn, hạn hán, úng lụt (Shen, J.H, 2000) [42]. Viện nghiên cứu lúa Quốc tế đã lai tạo chọn lọc hàng trăm giống lúa tốt được gieo trồng phổ biến trên thế giới. Các viện khác như IRAT, EAT, ICRISAT đã chọn lọc ra nhiều những giống lúa tốt phục vụ sản xuất. Hiện nay người ta ứng dụng ưu thế lai trong sản xuất lúa. Trong lịch sử phát triển lúa lai, Trung Quốc là nước đầu tiên sử dụng thành công ưu thế này. Năm 1974, các nhà khoa học Trung Quốc đã cho ra đời những tổ hợp lai có ưu thế lai cao, đồng thời xây dựng quy trình kỹ thuật sản xuất hạt lai 3 dòng được hoàn thiện và đưa vào sản xuất năm 1975. Năm 1996, Trung Quốc lại thành công với qui trình sản xuất lúa lai 2 dòng. Chiến lược nghiên cứu phát triển lúa lai của Trung Quốc trong thế kỷ XXI là phát triển lúa lai 2 dòng và đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai 1 dòng và lúa lai siêu cao sản nhằm tăng năng suất và sản lượng lúa gạo của đất nước ( Lin, S.C, 2001)[41]. Ở Thái Lan, từ năm 1950 đã thu nhập và làm thuần một số giống lúa địa phương, đưa các giống lúa cổ truyền vào trồng ở miền Nam và miền Bắc của nước này (Hoang, C.H, 1999) [40]. Ở Nhật Bản việc đưa ra giống Tongil đã tạo ra bước nhảy vọt về năng suất lúa (Ito và cs, 2000) [39]. 17 Ở Mỹ, năm 1926 J.W. Jones đã bắt đầu nêu vấn đề ưu thế lai của lúa khi khảo sát lúa ở Đài Loan, hai nhà khoa học đề xuất vấn đề sản xuất lúa lai thương phẩm là Stansent va Craiglules. Các chuyên gia nông nghiệp Đài Loan cho biết, đã nghiên cứu phát triển thành công các giống lúa mới giàu dinh dưỡng. Những giống lúa này không phải là sản phẩm biến đổi gen mà đã mang sẵn có nhiều màu sắc khác nhau như đen, đỏ và vàng mà màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng dinh dưỡng như β - carotene và anthocyanins một chất chống ôxy hoá. Đây là kết quả nghiên cứu gần 9 năm thí nghiệm để kết luận đột biến trên cây lúa với việc sử dụng các tác nhân hoá học. Một số nước có tốc độ thay đổi giống lúa mới khá nhanh như Philippin 20,6%, Hàn Quốc 16,1%, Ấn Độ 13,5%, Thái Lan 6,7%. Nhu cầu ngày càng tăng về giống lúa không những về số lượng và còn cả về chất lượng. 1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu giống lúa có chất lượng trên thế giới Trong sản xuất nông nghiệp, giống là tư liệu sản xuất quan trọng không kém gì đất đai, phân bón và công cụ sản xuất và khí hậu. Nếu không có giống thì không thể sản xuất ra một loại nông sản nào cả. Vì thế việc nghiên cứu chọn lọc, lai tạo giống đã được các nhà khoa học, các viện nghiên cứu và các trường đại học nông nghiệp ưu tiên hàng đầu. Vào đầu những năm 1960, viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế (IRRI) đã được thành lập tại Losbanos, Laguna, Philippin. Sau đó các viện nghiên cứu nông nghiệp quốc tế khác cũng được thành lập ở các châu lục và tiểu vùng sinh thái khác nhau như IRAT, EAT, CIAT, ICRISAT [43]. Tại các viện này việc chọn lọc và lai tạo các giống lúa cũng được ưu tiên hàng đầu. Chỉ tính riêng viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế (IRRI) cũng đã lai tạo và đưa ra sản xuất hàng nghìn giống lúa tốt. Hiện nay viện IRRI đang tập trung vào nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa có năng suất siêu cao (siêu lúa) có thể đạt 13 tấn/ha vụ, đồng thời tập trung vào nghiên cứu chọn tạo các giống lúa có chất lượng cao (giàu 18 vitamin A, giàu Protein, Lisine, có mùi thơm...) để vừa hỗ trợ các nước giải quyết vấn đề an ninh lương thực, vừa đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng (Cada, E.C, 1997)[38]. Trung Quốc là nước đầu tiên trên thế giới sử dụng lúa lai trong sản xuất đại trà từ năm 1976. Thành tựu lúa lai của Trung Quốc đã được giải thưởng đặc biệt về phát minh năm 1981. Ngoài lúa lai 3 dòng vẫn đang giữ vai trò chủ đạo trong sản xuất, Trung Quốc đã thành công đưa vào sản xuất lúa lai hệ 2 dòng. Năng suất của các tổ hợp lai hai dòng cao hơn lúa lai ba dòng khoảng 5 - 10%. Cho đến nay việc chọn tạo các giống lúa lai chín sớm về cơ bản đã thành công (Lin, S.C, 2001)[41]. Ấn Độ là một nước trồng lúa với diện tích đứng đầu thế giới. Ấn Độ cũng là một nước đi đầu trong công cuộc cách mạng xanh về cải tiến giống lúa. Viện nghiên cứu giống lúa trung ương của Ấn Độ được thành lập vào năm 1946 tại Cuttuck bang Orisa đóng vai trò đầu tầu trong việc nghiên cứu, lai tạo các giống lúa mới phục vụ cho sản xuất. Ngoài ra tại các bang của Ấn Độ đều có các cơ sở nghiên cứu, trong đó các cơ sở quan trọng ở Madrasheydrabat, Kerala, hoặc Viện Nghiên cứu cây trồng cạn Á nhiệt đới (ICRISAT). Ấn Độ cũng là nước có những giống lúa chất lượng cao nổi tiếng trên thế giới như: Basmati, Brimphun trong đó giống lúa Basmati có giá trị trên thị trường tới 850 USD/ tấn (trong khi giống gạo thơm Thái Lan nổi tiếng trên thế giới cũng chỉ có giá trị 460 USD/tấn ( 7/5/2004)[34]. Nghiên cứu và phát triển lúa lai không những thực hiện thành công ở Trung Quốc, Ấn Độ mà còn mở rộng ra nhiều nước trồng lúa trên thế giới như: Philippin, Indonesia, Malaysia, Thái Lan, Mỹ, Nga, Hàn Quốc, Nhật Bản, Ai Cập, Cộng hoà Dân chủ Nhân dân Triều Tiên... Ở hầu hết các nước này chính phủ đều đặt ra cho riêng mình chương trình nghiên cứu và phát triển lúa lai trong kế hoạch chiến lược phát triển đất nước. 19 1.2.2. Tình hình nghiên cứu lúa trong nước 1.2.2.1. Sự đa dạng di truyền lúa Việt Nam và khu vực Đông Nam Á Ngày nay các nhà khoa học nhất trí thừa nhận trung tâm đa dạng di truyền của các loài lúa trồng Châu Á. Nằm trên vùng địa lý kéo dài từ Nepan đến Bắc Việt Nam, do đó nguồn gen cây lúa Việt Nam rất phong phú, có được điều đó là do những sự đa dạng ở Việt Nam như: * Sự đa dạng về thành phần dân tộc, nước ta có 54 dân tộc anh em, ở mỗi dân tộc có tập quán canh tác và thị hiếu tiêu dùng sản phẩm nông nghiệp riêng biệt. Chỉ xét riêng về quỹ gen các cây họ Lúa, theo thống kê trong hệ thống bảo tồn Tài nguyên thực vật Việt Nam đến năm 2010 có 8669 nguồn gen, trong đó số gen về lúa chiếm đến 7668 nguồn gen. Đối với cây lúa do đặc điểm khí hậu thời tiết, sự đa dạng về địa hình, đa dạng về thành phần dân tộc, nghề trồng lúa và những tập quán canh tác lâu đời của nhân dân ta, tạo nên sự đa dạng quỹ gen cây lúa. Gần đây khi thảo luận việc bảo tồn sự đa dạng sinh học nông nghiệp sự đa dạng về thành phần giống trong từng loài cây trồng còn gọi là sự đa dạng di truyền thường được đề cập nhiều hơn cả. Để đánh giá định lượng sự đa dạng di truyền các nhà khoa học đã sử dụng chỉ số đa dạng di truyền Nei (1975) đã kết luận ở vùng phía Bắc nước Lào là vùng đất đa dạng nhất, đứng thứ hai là vùng phía Bắc nước Việt Nam còn ở Bắc Thái lan đứng ở vị trí thứ ba. Riêng ở Việt Nam thì Tây Nguyên và Miền Nam nguồn gen đa dạng hơn miền Bắc (Lưu Ngọc Trình và cs, 1995) [29]. 1.2.2.2. Tình hình nghiên cứu các giống lúa chất lượng cao ở Việt Nam Ở Việt Nam, Lê Quý Đôn là nhà khoa học đầu tiên đã mô tả chất lượng của một số giống lúa Việt Nam ngay từ thế kỉ XVIII. Công tác chọn tạo giống đã được quan tâm và thực hiện từ lâu. Nhưng chỉ mãi cho đến năm 20