Tài liệu Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật thâm canh phục vụ sản xuất tại vùng duyên hải nam trung bộ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ ---------- TRẦN VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA NGẮN NGÀY VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THÂM CANH PHỤC VỤ SẢN XUẤT TẠI VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HUẾ, NĂM 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ ---------- TRẦN VĂN MẠNH NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA NGẮN NGÀY VÀ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT THÂM CANH PHỤC VỤ SẢN XUẤT TẠI VÙNG DUYÊN HẢI NAM TRUNG BỘ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62.62.01.10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. NGUYỄN MINH HIẾU 2. TS. NGUYỄN NHƯ HẢI HUẾ, NĂM 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Huế, ngày 19 tháng 6 năm 2015 Tác giả luận án Trần Văn Mạnh Trần Văn Mạnh i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, ngoài sự nỗ lực của bản thân, tôi luôn nhận được sự giúp đỡ về nhiều mặt của các cấp lãnh đạo, các tập thể và cá nhân. Qua đây, Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng tới PGS.TS. Nguyễn Minh Hiếu và TS. Nguyễn Như Hải, là những người thầy hướng dẫn khoa học đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án này; Tôi xin chân thành cảm ơn Ban đào tạo, Đại học Huế; Lãnh đạo Trường Đại học Nông Lâm Huế, Phòng Đào tạo Sau đại học cùng các thầy, cô giáo Khoa Nông học đã nhiệt tình giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu; Tôi cũng xin bày tỏ lời cảm ơn đến lãnh đạo và các công chức, viên chức thuộc Cục Trồng trọt; Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Quốc gia; Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng Miền Trung; các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều kiện, động viên và có nhiều ý kiến đóng góp cho việc thực hiện đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận án; Tôi vô cùng biết ơn ba mẹ người đã sinh thành, chịu nhiều vất vả để nuôi dưỡng tôi nên người; xin cảm ơn đến người vợ hiền cùng các con của tôi đã tạo mọi điều kiện và động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Xin trân trọng cảm ơn! Huế, ngày 19 tháng 6 năm 2015 Tác giả luận án Trần Văn Mạnh ii DANH MỤC VIẾT TẮT BNN và PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn BVTV: Bảo vệ thực vật DHNTB: Duyên hải Nam Trung bộ D/R: Dài/rộng ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long Đ/C: Đối chứng ĐX: Đông Xuân FAO: Food and Agriculture Organization (Tổ chức Nông nghiệp và lương thực Liên hợp quốc) GCT: Giống cây trồng HT: Hè Thu Kg: Kilôgam KL1.000 hạt: Khối lượng 1.000 hạt KT: Kỹ thuật MT: Miền Trung N/P/K: Đạm/Lân/Kali NLN: Nông Lâm nghiệp NSLT: Năng suất lý thuyết NSTT: Năng suất thực thu QCVN: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia SD: Độ lệch chuẩn SE: Sai số chuẩn TB: Trung Bình TCN: Tiêu chuẩn nghành TCVN: Tiêu chuẩn quốc gia TGST: Thời gian sinh trưởng TLGN: Tỷ lệ gạo nguyên TLGX: Tỷ lệ gạo xay TTKKNG, SPCT: Trung tâm Khảo kiểm nghiệm giống, sản phẩm cây trồng iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii DANH MỤC VIẾT TẮT ........................................................................................ iii MỤC LỤC ................................................................................................................ iv DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................... vii DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ x MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài........................................................................................ 1 2. Mục đích đề tài ...................................................................................................... 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.............................................................................. 3 3.1. Ý nghĩa khoa học ............................................................................................... 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn................................................................................................ 3 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ............................................................................. 3 5. Những đóng góp mới của luận án ........................................................................ 4 CHƯƠNG 1.TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .............................. 5 1.1. Cơ sở khoa học và những kết quả nghiên cứu về tuyển chọn giống lúa ........ 5 1.1.2. Những nghiên cứu về yếu tố cấu thành năng suất của cây lúa .................... 9 1.1.3. Nghiên cứu mối quan hệ giữa năng suất lúa và các yếu tố liên quan........ 12 1.1.4. Nghiên cứu về chất lượng gạo, cơm và yếu tố ảnh hưởng ........................ 14 1.1.5. Những nghiên cứu trong lĩnh vực chọn tạo giống lúa................................ 21 1.2. Cơ sở khoa học và những kết quả nghiên cứu về mật độ gieo cấy và phân bón cho cây lúa........................................................................................................ 28 1.2.1. Cơ sở khoa học và những kết quả nghiên cứu về mật độ gieo cấy cho cây lúa ............................................................................................................................. 28 1.2.2. Cơ sở khoa học và những nghiên cứu về phân bón cho cây lúa................ 31 1.3. Cơ sở khoa học và những kết quả nghiên cứu về thời vụ gieo, cấy đối với cây lúa ...................................................................................................................... 44 iv 1.3.1. Ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết đến sinh trưởng cây lúa...................... 44 1.3.2. Nghiên cứu về mùa vụ gieo, cấy đối với cây lúa........................................ 45 CHƯƠNG 2.ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................................................................................. 47 2.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................... 47 2.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 48 2.2.1. Tuyển chọn giống lúa mới có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất và chất lượng khá, thích nghi với điều kiện sản xuất tại vùng Duyên hải Nam Trung bộ.............................................................................................................................. 48 2.2.2. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật hoàn thiện quy trình thâm canh giống lúa ngắn ngày được tuyển chọn trên đất phù sa không được bồi hàng năm .................................................................................................................................. 48 2.2.3. Xây dựng mô hình hoàn thiện quy trình kỹ thuật thâm canh giống lúa ngắn ngày được tuyển chọn tại vùng nghiên cứu........................................................... 48 2.3. Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 48 2.3.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm .................................................................... 49 2.3.2. Các chỉ tiêu nghiên cứu và phương pháp đánh giá..................................... 51 2.3.3. Phương pháp phân tích và xử lý số liệu ...................................................... 56 CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................. 57 3.1. Kết quả nghiên cứu tuyển chọn giống lúa mới có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất và chất lượng khá, thích nghi với điều kiện sản xuất tại vùng Duyên hải Nam Trung bộ ................................................................................................... 57 3.1.1. Một số đặc điểm nông sinh học của các giống lúa thí nghiệm .................. 57 3.1.2. Phản ứng của các giống lúa thí nghiệm với một số loại sâu bệnh hại....... 59 3.1.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống thí nghiệm... 60 3.1.4. Kết quả đánh giá tính thích nghi và độ ổn định về năng suất của các giống lúa thí nghiệm tại vùng nghiên cứu........................................................................ 67 3.1.5. Đánh giá chất lượng của các giống lúa thí nghiệm .................................... 71 v 3.2. Kết quả nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật hoàn thiện quy trình thâm canh giống lúa mới cực ngắn ngày triển vọng trên đất phù sa không được bồi hàng năm tại vùng nghiên cứu ............................................................................... 75 3.2.1. Kết quả nghiên cứu liều lượng bón đạm và lượng giống gieo sạ thích hợp đối với giống lúa MT18cs trên đất phù sa không được bồi hàng năm tại Quảng Ngãi .......................................................................................................................... 75 3.2.2. Kết quả nghiên cứu thời vụ gieo sạ thích hợp đối với giống lúa MT18cs tại vùng nghiên cứu .................................................................................................... 106 3.3. Kết quả xây dựng mô hình ứng dụng một số biện pháp kỹ thuật thâm canh giống lúa ngắn ngày được đề tài đề xuất tại vùng nghiên cứu ........................... 114 3.3.1. Quy trình kỹ thuật thâm canh giống lúa thuần có thời gian sinh trưởng cực ngắn ngày tại vùng Duyên hải Nam Trung bộ được đề tài nghiên cứu đề xuất 114 3.3.2. Kết quả xây dựng mô hình ứng dụng biện pháp kỹ thuật mới đã được đề tài nghiên cứu đề xuất ........................................................................................... 115 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.................................................................................. 120 1. Kết luận ............................................................................................................. 120 2. Đề nghị .............................................................................................................. 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................... 123 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Bảng 2.1. Bảng 2.2. Bảng 3.1. Bảng 3.2. Bảng 3.3. Trang Nguồn vật liệu các giống lúa mới đưa vào nghiên cứu .................... 47 Công thức thí nghiệm liều lượng phân đạm và lượng giống gieo sạ 50 Một số đặc điểm nông sinh học của các giống lúa thí nghiệm........ 58 Tình hình sâu bệnh hại của các giống lúa thí nghiệm ....................... 60 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lý thuyết của các giống lúa thí nghiệm ...................................................................................... 61 Bảng 3.4. Năng suất thực thu của các giống lúa ở các điểm thí nghiệm trong vụ ĐX 2011- 2012 và ĐX 2012- 2013 (tạ/ha)........................................ 63 Bảng 3.5. Năng suất thực thu của các giống lúa ở các điểmthí nghiệm trong vụ HT 2012 và HT 2013 (tạ/ha) .............................................................. 65 Bảng 3.6. Độ ổn định về năng suất của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Đông Xuân ..................................................................................................... 69 Bảng 3.7. Độ ổn định về năng suất của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Hè Thu ....................................................................................................... 70 Bảng 3.8. Chỉ số môi trường của các điểm thí nghiệm (Ij) ............................... 71 Bảng 3.9. Một số chỉ tiêu chất lượng gạo của các giống lúa thí nghiệm .......... 72 Bảng 3.10. Đặc tính chất lượng gạo của các giống lúa thí nghiệm ..................... 73 Bảng 3.11. Chất lượng cơm của các giống lúa tham gia thí nghiệm .................. 74 Bảng 3.12. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 tại Quảng Ngãi .................................................... 76 Bảng 3.13. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của giống lúa MT18cs trong vụ Hè Thu 2013 tại Quảng Ngãi ........................................................ 77 Bảng 3.14. Ảnh hưởng lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón đến khả năng đẻ nhánh và chiều cao cây của giống lúa MT18cs................................. 80 Bảng 3.15. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ đến khả năng đẻ nhánh và chiều cao cây của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi..................................................................................... 81 Bảng 3.16. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến khả năng đẻ nhánh và chiều cao cây của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi .......................................................................................... 82 vii Bảng 3.17. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón đến chỉ số diện tích lá, diện tích lá đòng và độ tàn lá của giống MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi ................................ 83 Bảng 3.18. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ đến chỉ số diện tích lá, diện tích lá đòng và độ tàn lá của giống MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi...................................................................... 85 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến chỉ số diện tích lá, diện tích lá đòng và độ tàn lá của giống MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi...................................................................... 85 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của của lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón đến khả năng tích lũy chất khô của giống lúa MT18cs................................... 88 Bảng 3.21. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ đến khả năng tích lũy chất khô của giống lúa MT18cs......................................................................... 89 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến khả năng tích lũy chất khô của giống lúa MT18cs ............................................................................... 89 Bảng 3.23. Tình hình sâu hại của giống lúa MT18cs ở các công thức thí nghiệm .............................................................................................................. 91 Bảng 3.24. Tình tình bệnh hại và khả năng chống đổ ngã của giống lúa MT18cs ở các công thức thí nghiệm ................................................................. 92 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 20122013 và HT2013 tại Quảng Ngãi ....................................................... 94 Bảng 3.26. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi .......................................................................................... 97 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi .......................................................................................... 97 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón đến năng suất lý thuyết và năng suất thực thu giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi ............................................ 98 Bảng 3.29. Ảnh hưởng của lượng giống gieo sạ đến năng suất giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi ...................... 99 viii Bảng 3.30. Ảnh hưởng của lượng đạm bón đến năng suất giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi .................... 101 Bảng 3.31. Hiệu quả kinh tế của các công thức thí nghiệm trong vụ ĐX 20122013 và HT2013 tại Quảng Ngãi ..................................................... 104 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của thời vụ gieo sạ đến thời gian sinh trưởng, khả năng đẻ nhánh và diện tích lá đòng của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi .......................................... 107 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của thời vụ gieo sạ đến tình hình sâu bệnh hại của giống lúa MT18cs ........................................................................................ 110 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của thời vụ gieo trồng đến các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi ........................................................................................ 111 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của thời vụ gieo đến năng suất của giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 2012- 2013 và HT2013 tại Quảng Ngãi .................... 113 Bảng 3.36. Một số đặc điểm nông học của giống MT18cs ở các mô hình trong vụ ĐX 2013-2014 và HT 2014......................................................... 116 Bảng 3.37. Tình hình sâu bệnh hại đối với giống lúa MT18cs trong vụ ĐX 20132014 và HT 2014 ............................................................................... 117 Bảng 3.38. Các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa MT18cs .................. 117 Bảng 3.39. Năng suất của giống lúa MT18cs tại các mô hình .......................... 118 ix DANH MỤC CÁC HÌNH Số hiệu hình Tên hình Trang Hình 3.1. Biểu đồ năng suất các giống lúa thí nghiệm vụ ĐX2011-2012 ..... 64 Hình 3.2. Biểu đồ năng suất các giống lúa thí nghiệm vụ ĐX2012-2013 ..... 64 Hình 3.3. Biểu đồ năng suất của các giống lúa thí nghiệm vụ HT2012......... 67 Hình 3.4. Biểu đồ năng suất của các giống lúa thí nghiệm vụ HT2013 ......... 67 Hình 3.5. Tương quan giữa lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón với hệ số diện tích lá xanh giai đoạn kết thúc đẻ nhánh của giống MT18cs . 86 Hình 3.6: Tương quan giữa lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón với hàm lượng chất khô của giống lúa MT18cs giai đoạn chín .................... 90 Hình 3.7. Biểu đồ so sánh năng suất thực thu của giống MT18cs ở các lượng giống gieo sạ khác nhau trong vụ ĐX và HT ................................ 100 Hình 3.8. Biểu đồ so sánh năng suất thực thu của giống lúa MT18cs ở các lượng đạm bón khác nhau trong vụ ĐX và HT............................. 101 Hình 3.9. Tương quan giữa lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón với năng suất thực thu của giống lúa MT18 trong vụ Đông Xuân 2012..... 102 Hình 3.10. Tương quan giữa lượng giống gieo sạ và lượng đạm bón với năng suất thực thu của giống lúa MT18 trong vụ Hè Thu 2012 ........... 103 Hình 3.11. Biểu đồ so sánh năng suất thực thu của giống lúa MT18cs ở các công thức thí nghiệm về thời vụ gieo sạ trong vụ ĐX và HT ...... 113 x MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cây lúa (Oryza sativa L.) là loại cây lương thực chính có từ lâu đời cùng với sự phát triển của xã hội loài người. Ở Việt Nam, tập quán canh tác cây lúa đã đi vào văn hóa, xã hội và hình thành nên nền văn hóa trồng lúa nước đặc sắc, riêng biệt với những nấc thăng trầm của lịch sử phát triển của đất nước. Ngoài ra, sản phẩm từ lúa gạo là thức ăn không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của người dân Việt Nam nói riêng và của đông đảo cộng đồng dân cư trên thế giới nói chung. Việt Nam là một nước nông nghiệp với trên 75% dân số sống phụ thuộc chủ yếu vào nông nghiệp và 100% người Việt Nam sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Tính đến năm 2014, diện tích đất trồng lúa ở nước ta là 7,8 triệu ha, tổng sản lượng lúa đạt 44,84 triệu tấn, năng suất trung bình đạt 57,4 tạ/ha. Vì vậy, chúng ta không những có đủ lương thực tiêu dùng trong nước, đảm bảo an ninh lương thực mà còn dư một lượng lớn để phục vụ xuất khẩu [125]. Theo thống kê, xuất khẩu gạo năm 2014 đạt gần 6,38 triệu tấn, trị giá 2,96 tỷ USD, giảm 3,25% về lượng nhưng tăng nhẹ 1,03% về kim ngạch so với năm 2013 và đứng thứ 3 trên thế giới sau Ấn Độ, Thái Lan [126]. Góp phần vào thành tích to lớn trên trước hết phải kể đến sự đóng góp quan trọng của các giống lúa mới cùng với việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật và chủ trương chính sách của Nhà nước về phát triển nông nghiệp. Vùng Duyên hải Nam Trung Bộ (DHNTB) có diện tích lúa gieo cấy hàng năm khoảng 373,3 ngàn ha, chiếm 4,78% diện tích lúa cả nước. Năm 2014, sản lượng lúa toàn vùng đạt 2,185 triệu tấn, chiếm 4,87% sản lượng lúa cả nước; năng suất lúa bình quân toàn vùng đạt 58,5 tạ/ha, cao hơn năng suất bình quân cả nước 1,1 tạ/ha [125]. Mặc dù diện tích và sản lượng lúa toàn vùng so với cả nước không lớn nhưng đây là vùng có điều kiện thời tiết, khí 1 hậu diễn biến khá phức tạp khá bất lợi cho sản xuất nông nghiệp; Tình hình hạn hán, thiếu nước ngày càng có nguy cơ cao gây ảnh hưởng xấu cho sản xuất lúa. Trước những thách thức đó, đòi hỏi các nhà khoa học, phải nghiên cứu và đưa ra các giải pháp thiết thực, hiệu quả nhất nhằm giảm thiểu tác động của thời tiết, tăng năng suất, sản lượng lúa, đảm bảo được an ninh lương thực và phát triển nông nghiệp bền vững của vùng. Những năm gần đây, các giống lúa mới có năng suất cao và biện pháp kỹ thuật mới được đưa vào sản xuất đã nâng cao năng suất và sản lượng lúa gạo của vùng. Tuy nhiên, giống lúa được sử dụng chủ yếu trong sản xuất tại các địa phương trong vùng đa số là những giống lúa có năng suất cao nhưng phẩm chất gạo thấp, một số giống có thời gian sinh trưởng dài, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận kém như Q5, Khang dân 18, DV108, Ải 32, IR17494, Xi23, NX30... Vì thế, việc nghiên cứu tuyển chọn giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn, có năng suất, chất lượng khá, ít nhiễm sâu bệnh hại nhằm bổ sung vào cơ cấu giống lúa, tạo điều kiện thuận lợi để bố trí mùa vụ né tránh thiên tai hạn hán, lũ lụt ở những vùng sản xuất lúa khó khăn trong điều kiện khí hậu biến đổi như hiện nay là thực sự cần thiết. Xuất phát từ những vấn đề trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tuyển chọn giống lúa ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật thâm canh phục vụ sản xuất tại vùng Duyên hải Nam Trung Bộ” 2. Mục đích đề tài Tuyển chọn được giống lúa mới có thời gian sinh trưởng ngắn, khả năng sinh trưởng, phát triển tốt, ít nhiễm sâu bệnh hại, năng suất cao, ổn định, chất lượng khá; và đề xuất một số biện pháp kỹ thuật canh tác (thời vụ gieo, lượng giống gieo sạ, liều lượng bón đạm) nhằm phục vụ sản xuất thâm canh lúa tại vùng Duyên hải Nam Trung bộ. 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học - Các kết quả thu được của đề tài cung cấp những dẫn liệu khoa học phục vụ công tác nghiên cứu chọn tạo, tuyển chọn giống lúa ngắn ngày cho vùng Duyên hải nam Trung bộ. - Đã tuyển chọn được một số giống lúa ngắn ngày triển vọng, sinh trưởng phát triển tốt, ít nhiễm sâu bệnh hại, có tính thích nghi và độ ổn định cao, phù hợp với sản xuất tại các tỉnh Duyên hải nam Trung bộ. - Cung cấp nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác nghiên cứu, chọn tạo giống lúa ngắn ngày, chất lượng; Là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học, chọn tạo giống lúa ngắn ngày tại vùng nghiên cứu. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Đã tuyển chọn được 2 giống lúa MT18cs và LTH 134 (AIQ1102), có thời gian sinh trưởng ngắn, sinh trưởng phát triển tốt, năng suất, chất lượng khá bổ sung vào cơ cấu giống lúa, góp phần đảm bảo ổn định năng suất và sản lượng lúa của vùng Duyên hải Nam Trung bộ trong điều kiện biến đổi khí hậu phức tạp như hiện nay. - Khuyến cáo cho sản xuất quy trình thâm canh giống lúa mới ngắn ngày triển vọng (thời vụ gieo; mật độ sạ và liều lượng đạm) phù hợp để thâm canh lúa trên đất phù sa không được bồi hàng năm tại vùng Duyên hải nam Trung bộ. 4. Phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đề tài luận án tập trung nghiên cứu nguồn vật liệu 9 giống lúa thuần mới thuộc nhóm ngắn ngày, được thu thập từ các nguồn lai tạo trong nước và nhập nội. - Nghiên cứu về đặc điểm nông học, tiềm năng cho năng suất, chất lượng, tính chống chịu sâu, bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận; khả năng thích nghi với điều kiện sinh thái vùng Duyên hải Nam Trung bộ của 9 giống lúa mới. Thí nghiệm được thực hiện liên tục 4 vụ (Đông Xuân 2011-2012, Hè Thu 2012; Đông Xuân 2012-2013 và Hè Thu 2013); được bố trí tại 3 địa điểm 3 tại vùng Duyên hải Nam Trung bộ (Trại Giống cây trồng Nam Phước, tỉnh Quảng Nam; Trạm Khảo nghiệm và Hậu kiểm giống cây trồng Sơn Tịnh, tỉnh Quảng Ngãi; Trại Giống cây Nông nghiệp Hòa An, tỉnh Phú Yên). - Sử dụng một giống lúa mới cực ngắn ngày được tuyển chọn làm đối tượng để nghiên cứu về một số biện pháp kỹ thuật (thời vụ gieo sạ; lượng giống gieo sạ và liều lượng bón đạm). Các thí nghiệm được thực hiện liên tục 2 vụ (Đông Xuân 2012 -2013 và Hè Thu 2013), trên đất phù sa không được bồi hàng năm, có độ phì trung bình tại Trạm Khảo nghiệm và Hậu kiểm giống cây trồng Sơn Tịnh, tỉnh Quảng Ngãi. - Xây dựng mô hình thâm canh giống lúa mới được tuyển chọn và biện pháp kỹ thuật mới của đề tài nghiên cứu đề xuất được thực hiện 2 vụ (Đông Xuân 2013 -2014 và Hè Thu 2014), tại 6 Trạm giống cây trồng ở các tỉnh Quảng Nam, Quảng Ngãi và Phú Yên. - Thời gian nghiên cứu từ tháng 01 năm 2012 đến tháng 10 năm 2014. 5. Những đóng góp mới của luận án - Đề tài đã phối hợp với các cơ quan tác giả tuyển chọn được 2 giống lúa mới là: MT18cs và LTH 134 (AIQ1102), có thời gian sinh trưởng ngắn ngày, năng suất cao ổn định đạt từ 62- 65 tạ/ha, chất lượng khá, ít nhiễm sâu bệnh hại; được đánh giá là giống có triển vọng cho sản xuất tại các tỉnh Duyên hải Nam Trung bộ. Các giống lúa này đã được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận cho phép sản xuất thử tại Quyết định số: 498/QĐ-TT-CLT, ngày 29/10/2013 và Quyết định số: 58/QĐ-TT-CLT, ngày 13/3/2014 của Cục Trồng trọt, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn; - Kết quả nghiên cứu đã đề xuất được một số biện pháp kỹ thuật sản xuất thâm canh giống lúa cực ngắn ngày trên đất phù sa không được bồi đắp hàng năm tại vùng Duyên hải Nam Trung bộ gồm: Thời vụ thích hợp trong vụ Đông Xuân gieo sạ từ 27/12 đến 05/01, vụ Hè Thu gieo sạ từ 03/6 đến 10/6; Lượng hạt giống gieo sạ và lượng đạm bón thích hợp trên một ha là: 90 kg hạt giống và 120 kg N trên nền 5 tấn phân chuồng hoai mục cùng với 80 kg P2O5 và 90 kg K2O. 4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở khoa học và những kết quả nghiên cứu về tuyển chọn giống lúa 1.1.1. Nghiên cứu về những đặc điểm nông sinh học của cây lúa Lúa là cây trồng đa dạng kiểu hình, mỗi giống có những đặc điểm riêng mà ta có thể dựa vào đó để nhận biết như chiều cao cây, kích thước lá, màu sắc thân lá, dạng bông, dạng hạt, màu sắc hạt, thời gian sinh trưởng [32]. Các nhà chọn tạo và khảo nghiệm giống trước khi chuẩn bị cho bất kỳ chương trình chọn tạo và khảo nghiệm giống nào cũng cần có những thông tin đầy đủ về các đặc điểm nguồn vật liệu khởi đầu của giống. Do vậy, việc nghiên cứu đặc điểm hình thái, đặc điểm nông học, khả năng chống chịu của các giống lúa đã được tiến hành từ lâu và thu được nhiều kết quả có ý nghĩa. Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ lúc nảy mầm cho đến khi chín, thường thay đổi từ 90 - 180 ngày tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Trong canh tác lúa hiện đại, các nhà nông học hết sức quan tâm đến thời gian sinh trưởng của các giống lúa vì đây là yếu tố có tương quan chặt đến năng suất và việc bố trí thời vụ, cơ cấu luân canh của người nông dân trong cả một năm. Theo Suichi Yosida (1985) cho rằng thời gian sinh trưởng ở cây lúa chia làm 2 giai đoạn chính là giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực. Tuy nhiên, có thể chia thành 3 giai đoạn là sinh trưởng dinh dưỡng, sinh thực và chín. Thời gian sinh trưởng của cây lúa thường chiếm từ 90 - 180 ngày từ khi nảy mầm cho đến khi chín, thời gian này dài hay ngắn phụ thuộc vào giống và môi trường sinh trưởng. Trong điều kiện nhiệt đới, giai đoạn sinh trưởng sinh thực (thời kỳ làm đòng) cần khoảng 30 ngày, thời kỳ chín chiếm 30 ngày và thời gian còn lại dành cho giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng [73]. Như vậy, thời gian sinh trưởng của cây lúa dài hay ngắn phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng dinh dưỡng. 5 Yosida (1981) cho rằng những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá ngắn thì không thể cho năng suất cao do sinh trưởng dinh dưỡng bị hạn chế. Ngược lại, những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá dài thì cũng cho năng suất thấp vì dễ bị lốp đổ và chịu nhiều tác động của điều kiện ngoại cảnh bất lợi, các giống có thời gian trong khoảng 120 ngày có khả năng cho năng suất cao. Như vậy, thời gian sinh trưởng ngắn đến mức nào thì không ảnh hưởng đến tiềm năng năng suất. Theo Yosida (1981) cho biết đối với lúa gieo thẳng cần khoảng 90 ngày và 100 ngày đối với lúa cấy [119]. Thời gian sinh trưởng của cây lúa còn phụ thuộc tính cảm quang hay cảm ôn của giống. Khi gieo cấy vào thời vụ khác nhau với điều kiện ngoại cảnh khác nhau tùy theo giống sẽ có thời gian sinh trưởng dài ngắn khác nhau. Trong điều kiện ở miền Trung nước ta, do ảnh hưởng của của điều kiện nhiệt độ thấp ở đầu vụ Đông Xuân, do đó thời gian sinh trưởng của cùng một giống lúa nếu gieo cấy vào vụ Đông Xuân thường sẽ dài hơn gieo cấy trong vụ Hè Thu. Trong cùng một vụ, nếu thời vụ gieo cấy sớm hay muộn thì thời gian sinh trưởng của một giống lúa cũng thay đổi. Ngay cả trong cùng một thời vụ gieo cấy ở vụ Đông Xuân, năm nào trời rét lúa trỗ muộn, thời gian sinh trưởng kéo dài, năm nào ấm thì ngược lại. Trong vụ Hè Thu, nhiệt độ ít thay đổi qua các năm nên thời gian sinh trưởng của các giống lúa tương đối ổn định. Chiều cao cây lúa là một chỉ tiêu hình thái có liên quan đến nhiều chỉ tiêu khác, đặc biệt là tính chống đổ, cây lúa có thân ngắn và cứng có khả năng kháng đổ tốt hơn [91]. Theo các nhà nghiên cứu của IRRI (1996) [38], chiều cao cây được đánh giá theo thang điểm như sau: - Điểm 1: bán lùn (vùng trũng < 110 cm; vùng cao < 90 cm); - Điểm 5: trung bình (vùng trũng 110-130 cm; vùng cao 90-125 cm); - Điểm 9: cao (vùng trũng > 110 cm; vùng cao > 125 cm). Theo Guliaep (1975) xác định 4 kiểu gen kiểm tra chiều cao cây. Ông nhận thấy, có trường hợp tính lùn được kiểm tra bởi 1 cặp gen lặn, có trường hợp bởi 2 cặp và đa số trường hợp do 8 gen lặn kiểm tra [32]. Những kết quả 6 nghiên cứu chọn tạo giống lúa lùn của IRRI khẳng định rằng: các giống lúa lùn có nguồn gốc từ Trung Quốc (Dee-geo-Woo-gen, I-geo-tze) chúng mang gen lùn lặn tạo cho thân ngắn nhưng không ảnh hưởng đến chiều dài bông, điều này rất có ý nghĩa trong chọn giống [32]. Chiều cao cây là một trong những tính trạng quan trọng liên quan đến khả năng chống đổ, khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời và chịu phân bón của giống. Thân rạ cao dễ đổ ngã sớm, bộ lá rối tăng hiện tượng bóng rợp, tạo điều kiện cho sâu bệnh cư trú, gây cản trở quá trình vận chuyển sản phẩm quang hợp về hạt làm cho hạt bị lép, lửng và giảm năng suất. Chiều cao cây lúa thích hợp từ 90-100 cm, có thể cao đến 120 cm, trong một số điều kiện nào đó được coi là lý tưởng về năng suất [76]. Thân cây lúa dày hơn thì khả năng tích lũy chất khô tốt hơn. Thân cứng và dày có ý nghĩa rất quan trọng trong việc chống đổ ngã và dẫn tới chỉ số thu hoạch cao hơn [82]. Nếu thân lá không cứng khoẻ, không dày, thì dễ đổ ngã, tán lá che khuất lẫn nhau làm gia tăng một số bệnh hại dẫn đến năng suất giảm [113]. Sự phát triển của các lóng đốt quyết định đến chiều cao cây và liên quan tới khả năng chống đổ. Hiện nay, các giống lúa mới thấp cây đang dần thay thế các giống lúa cao cây vì chúng có khả năng chống đổ tốt hơn khi đầu tư thâm canh để đạt năng suất cao [20]. Nghiên cứu về khả năng đẻ nhánh là một đặc điểm của cây lúa, đặc điểm này có ảnh hưởng đến năng suất lúa. Trong quá trình sinh trưởng, nhánh lúa là những cành mọc lên từ nách lá của mỗi đốt trên thân chính hoặc trên các nhánh khác trong thời gian sinh trưởng dinh dưỡng, cây lúa đẻ nhánh theo quy luật chung. Tuy nhiên, các giống lúa khác nhau thì thời gian đẻ nhánh khác nhau. Nguyễn Văn Hiển (2000) nghiên cứu các tổ hợp lai có nhận xét rằng kiểu đẻ nhánh chụm và đứng thẳng là lặn, kiểu đẻ nhánh xòe là trội. Các kết quả nghiên cứu cho rằng tính đẻ nhánh khỏe là tính trạng di truyền số lượng, có hệ số di truyền từ thấp đến trung bình và chịu ảnh hưởng rõ rệt của các điều kiện ngoại cảnh [32]. 7 Theo Bùi Huy Đáp (1970) khi nghiên cứu về đặc tính đẻ nhánh cho biết “Nhánh không bao giờ phát triển khi lá tương đương với nó vẫn chưa phát triển xong, nhánh không bao giờ phát triển nữa khi lá bị khô” [20]. Đinh văn Lữ (1978) cho rằng những giống lúa đẻ rải rác thì trỗ bông không tập trung dẫn đến lúa chín không đều nên không có lợi cho quá trình thu hoạch và làm giảm năng suất [44] . Như vậy, các giống lúa có khả năng đẻ nhánh khỏe, tập trung sẽ rất cần thiết để đạt được năng suất cao vì giảm đáng kể nhánh vô hiệu và thuận lợi cho quá trình thu hoạch. Khả năng đẻ nhánh sớm là một đặc tính tốt của cây lúa, không làm cây lúa phát triển quá mạnh ở các giai đoạn sau và gây hiện tượng che khuất lẫn nhau giữa các tầng lá. Số nhánh mang đặc tính di truyền số lượng, khả năng đẻ nhánh sớm liên quan với khả năng sinh trưởng mạnh và sớm của các giống lúa lùn cải tiến, nhưng nó lại di truyền độc lập với nhiều đặc tính quan trọng khác. Ở giống lúa cải tiến, người ta thường chọn cá thể đẻ nhánh sớm hơn [92]. Nghiên cứu về bộ lá lúa là một đặc trưng hình thái giúp phân biệt các giống khác nhau, đồng thời lá lúa còn là cơ quan quang hợp. Vì vậy, màu sắc, kích thước, độ dày lá, góc độ lá có ảnh hưởng đến năng suất sinh vật học và năng suất kinh tế. Theo Yosida (1985) cho rằng một lá lúa hoàn chỉnh bao gồm: bẹ lá, bản lá, tai lá và thìa lìa. Các giống lúa chín sớm và chín trung bình có từ 10 - 18 lá trên thân chính, các giống mẫn cảm với chu kỳ quang có số lá ổn định trong hầu hết các điều kiện. Thông thường sự phát triển của 1 lá lúa cần khoảng 100 độ ngày ở thời kỳ trước khi phân hóa đòng và cần 170 độ ngày sau khi phân hóa đòng. Thời gian sống của từng lá cũng rất khác nhau, các lá phía trên có thời gian sống lâu hơn các lá phía dưới. Như vậy, lá đòng có thời gian sống lâu nhất [73]. Trong một phạm vi nhất định, diện tích lá có mối tương quan thuận với lượng quang hợp, vượt quá giới hạn này lượng chất khô thực tế giảm vì quá 8