Tài liệu So sánh một số giống lúa chất lượng cao tại huyện lạng giang, tỉnh bắc giang

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp hµ néi ----------

---------- ðÀO VĂN THÀNH SO SÁNH MỘT SỐ GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG CAO TẠI HUYỆN LẠNG GIANG, TỈNH BẮC GIANG LuËn v¨n th¹c sÜ n«ng nghiÖp Chuyªn ngµnh: trång trät M· sè: 60.62.01 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: ts. NGUYÔN V¡N C¦¥NG Hµ Néi - 2011 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Kết quả nghiên cứu trong luận văn là kết quả lao ñộng của chính tác giả. Các số liệu và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn ðào Văn Thành Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. i LỜI CẢM ƠN Tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Văn Cương, người ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện ñề tài cũng như trong quá trình hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo Viện sau ðại học; khoa Nông học, ñặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Cây lương thực - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội; Trung tâm giống cây trồng Tân Dĩnh - Lạng Giang, Xí nghiệp giống cây trồng Phi Mô - Lạng Giang, Phòng Nông nghiệp và PTNT huyện Lạng Giang - tỉnh Bắc Giang, Trạm Khuyến nông huyện Lạng Giang, Trạm Khí tượng – Thủy văn Bắc Giang; Uỷ ban nhân dân các xã, thị trấn và bà con nông dân huyện Lạng Giang (tỉnh Bắc Giang) ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn chỉnh luận văn tốt nghiệp. Cuối cùng tôi xin biết ơn gia ñình, bạn bè và ñồng nghiệp ñã ủng hộ, ñộng viên khích lệ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tác giả luận văn ðào Văn Thành Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. ii MỤC LỤC LỜI CAM ðOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v 1. MỞ ðẦU 1 1.1. ðặt vấn ñề 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 2 1.2.1 Mục ñích 2 1.2.2 Yêu cầu: 2 1.3.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 2 1.3.1. Ý nghĩa khoa học 2 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa 3 2.1.1. Nguồn gốc cây lúa 3 2.1.2. Nghiên cứu về phân loại lúa trồng 4 2.2. Những nghiên cứu về cây lúa 6 2.2.1.Nghiên cứu về ñặc ñiểm di truyền, giải phẫu hình thái của cây lúa . 6 2.2.2. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 11 2.2.3. Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa 13 2.2.4. Di truyền ñộ xếp sít hạt/bông và bông hữu hiệu/khóm 14 2.2.5. Nghiên cứu di truyền mùi thơm, ñộ dẻo, hàm lượng amylose 14 2.2.6. Các chỉ tiêu về chất lượng và ñặc ñiểm di truyền 16 2.3 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 24 2.3.1 Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 24 2.3.2 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 25 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 3.1. Thời gian, ñịa ñiểm nghiên cứu 29 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. iii 3.2. Vật liệu nghiên cứu 29 3.3. Nội dung nghiên cứu 29 3.4. Phương pháp nghiên cứu 30 3.4.1 Quy trình kỹ thuật áp dụng chung trong thí nghiệm 31 3.5. Các chỉ tiêu theo dõi 32 3.5.1. Khí hậu vụ Xuân 2011 32 3.5.2 Thời kỳ mạ 32 3.5.3 Thời kỳ ruộng cấy 32 3.5.4 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa 36 3.5.6 Chất lượng lúa gạo 37 3.6. Phương pháp phân tích số liệu 37 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38 4.1. ðiều kiện thời tiết, khí hậu tại Bắc Giang ñối với cây lúa. 38 4.2. Tình hình sản xuất lúa ở Lạng Giang 40 4.2. Kết quả ñánh giá các dòng, giống lúa ở vụ Xuân năm 2011 42 4.2.1. ðánh giá một số ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển giai ñoạn mạ 42 4.2.2. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng 44 4.2.3. ðặc ñiểm thân, lá 46 4.2.4. Kiểu ñẻ nhánh 49 4.2.5. Diện tích lá, khối lượng chất khô tích lũy 50 4.2.6. Một số ñặc tính nông học khác 53 ðơn vị tính: ñiểm 54 4.2.7. Khả năng chống chịu với một số ñối tượng sâu bệnh hại chính 56 4.2.8. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 63 4.2.9. ðánh giá một số chỉ tiêu về chất lượng gạo của các giống lúa 66 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 70 5.1. Kết luận 70 5.2. ðề nghị 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 81 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Sản xuất lúa gạo ở Việt nam trong những năm gần ñây 28 Bảng 4.1: ðiều kiện thời tiết, khí hậu tại Bắc Giang 38 Bảng 4.2: Diện tích, cơ cấu giống lúa Xuân tại huyện Lạng Giang 40 Bảng 4.3: Diện tích, cơ cấu giống lúa vụ Mùa của huyện Lạng Giang 41 Bảng 4.4: Chất lượng mạ của các giống lúa khi cấy 43 Bảng 4.5: Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng 45 Bảng 4.6: Một số chỉ tiêu về thân, lá của các giống thí nghiệm 47 Bảng 4.7: Một số chỉ tiêu về nhánh của các giống lúa 49 Bảng 4.8: Chỉ số diện tích lá (m2lá/ m2 ñất) của các giống lúa 51 Bảng 4.9: Khối lượng chất khô (g/khóm) của các giống lúa 52 Bảng 4.10: Một số ñặc tính nông học khác của các giống lúa 54 Bảng 4.11: ðánh giá tỷ lệ hạt chắc và ñộ rụng hạt 55 Bảng 4.12: Mức ñộ kháng sâu hại của các giống 58 Bảng 4.13: Mức ñộ chống chịu bệnh hại của các giống 62 Bảng 4.14: Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 64 Bảng 4.15: Một số chỉ tiêu về chất lượng gạo xay xát của các giống lúa 68 Bảng 4.16: Một số chỉ tiêu về chất lượng gạo thương phẩm và nấu nướng của các giống lúa Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 69 v 1. MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Cây lúa (Oryza Sativa) là một trong những cây cung cấp nguồn lương thực quan trọng nhất của loài người, với 40% dân số thế giới sử dụng lúa gạo làm thức ăn chính và có ảnh hưởng ñến ñời sống của ít nhất 65% dân số thế giới. ðối với Việt Nam, cây lúa có một giá trị ñặc biệt quan trọng trong việc giải quyết nhu cầu lương thực cho nhân dân. ðể ñảm bảo an ninh lương thực trong hoàn cảnh dân số tăng, diện tích nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp do mở rộng diện tích ñất ở, xây dựng khu công nghiệp, ñường giao thông thì việc sử dụng các giống có năng suất cao chất lượng tốt là yếu tố tất yếu. Việt Nam là một nước sản xuất nông nghiệp truyền thống, trong ñó cây lúa ñược coi là cây trồng chủ ñạo. Trên thị trường gạo xuất khẩu, Việt Nam là nước ñứng thứ 2 trong khu vực và thế giới sau Thái Lan. Trong những năm gần ñây kinh tế của một số tỉnh phía bắc trong ñó có Bắc Giang ñang phát triển. Nhu cầu về gạo ngon của ñại bộ phận nhân dân cũng tăng rõ rệt. Các loại gạo như Nhị ưu 838, CR203, DT10…. không ngon nên rất khó bán, chủ yếu dành cho chăn nuôi. Một số loại gạo chất lượng trung bình như C70, KD18… ñược sử dụng theo phương thức tự sản, tự tiêu là chính, với giá bán thấp, dẫn ñến hiệu quả kinh tế không cao. Các loại gạo chất lượng như HT1, LT2… có giá bán thường cao hơn (từ 3000- 4000ñ/kg) do chất lượng gạo ngon và do nguồn cung không ñủ cho nhu cầu ngày càng lớn về loại gạo này. ðối với Bắc Giang nói chung và huyện Lạng Giang nói riêng, ñể ñem lại hiệu quả kinh tế cao trong sản xuất lúa gạo cần có ñịnh hướng sản xuất theo hướng hàng hoá, ñáp ứng yêu cầu thị trường, có bộ giống lúa năng suất cao chất lượng tốt và có thời gian sinh trưởng tương ñương giống KD18 ñể ñưa vào cơ cấu sản xuất nhằm nâng cao năng suất và chất lượng. ðể xác ñịnh khả năng thích ứng và phù hợp của các giống trên ñịa bàn huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang chúng tôi thực hiện ñề tài: “So sánh một số giống lúa chất lượng cao tại huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang”. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu của ñề tài 1.2.1 Mục ñích Xác ñịnh ñược một số giống lúa thuần chất lượng cho năng suất cao, chất lượng tốt phù hợp với ñiều kiện huyện Lạng Giang tỉnh Bắc Giang. Từ ñó làm cơ sở ñể bổ sung bộ giống lúa vừa có năng suất cao, phẩm chất tốt ñưa vào cơ cấu sản xuất của huyện Lạng Giang, tỉnh Bắc Giang. 1.2.2 Yêu cầu: - Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu sâu bệnh hại của các giống lúa chất lượng tại huyện Lạng Giang tỉnh Bắc Giang - ðề xuất ñược một số giống tốt cho sản xuất thông qua việc ñánh giá các ñặc ñiểm nông sinh học của các giống tham gia thí nghiệm. 1.3.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học Qua ñề tài này xây dựng cơ sở lý luận nhằm tuyên truyền cho nhân dân hiểu biết về sản xuất giống chất lượng cao ñem lại hiệu quả kinh tế cho gia ñình và xã hội. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Xác ñịnh ñược 1-2 giống lúa chất lượng giới thiệu, bổ sung vào cơ cơ cấu sản xuất của huyện Lạng Giang tỉnh Bắc Giang Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 2 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa 2.1.1. Nguồn gốc cây lúa Cây lúa (Oryza sativa L.) thuộc họ hoà thảo (Gramineae) chi Oryza có 2 loài ñược trồng chủ yếu là O.sativa trồng phổ biến ở Châu Á và loài O. Glaberrima trồng ở Tây Phi với diện tích không ñáng kể. Cây lúa là cây trồng xuất hiện sớm và tồn tại lâu ñời, ñặc biệt ở Trung Quốc, Ấn ðộ và một số nước Châu Á trong ñó có Việt Nam, G.Second (1986) nghiên cứu về tiến hoá của chi Oryza cho rằng hai loài phụ của loài O.sativa là O.Indica và O.Japonica ñã xuất hiện cách ñây 2 ñến 3 triệu năm ở dãy núi Himalaya, sau ñó theo di thực, phát tán ñến các nơi khác trên thế giới. Trung tâm phát sinh lúa trồng có nhiều ý kiến cho rằng Trung Quốc và Ấn ðộ là trung tâm phát sinh lúa trồng ở Châu Á (Ting 1993, Shampath, S. và N. Rao 1951). Chang T.T. (1976) lúa trồng Châu Á Oryza sativa L. từ lưu vực sông Ganges dưới chân dãy núi Himalaya qua Myanma ñến bắc Thái Lan qua Lào ñến Việt Nam và nam Trung Quốc. Tổ tiên của loài O.sativa còn có những ý kiến khác nhau. Năm 1962 tác giả Oka, H.I và W.T.Chang ñã phát hiện loài phụ Japonica của loài O.sativa có tổ tiên là một dạng bán hoang dại (trung gian lúa trồng và lúa dại) và cho rằng loài O.sativa tiến hoá từ dạng lúa dại trung gian ñược hình thành từ lúa dại hàng năm và lâu năm. Chatterjee,D. (1951), Ramiah,K. R.L.M Ghose (1951), Theo kết quả khảo sát về nguồn gen cây lúa tại Việt Nam cho thấy có 5 loại lúa dại mọc ở các vùng Tây Bắc, Nam Trung Bộ, Tây Nguyên và ñồng bằng sông Cửu Long ñó là các loài: O.Granulata, O. Nivara, O.Officilalis, O. Rufipogon, O. Ridleyi [61], Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 3 2.1.2. Nghiên cứu về phân loại lúa trồng Về phân loại lúa trồng O. sativa có nhiều quan ñiểm khác nhau nhưng dựa trên cơ sở những kết quả nghiên cứu trước ñây của các nhà phân loại học. Viện nghiên cứu lúa quốc tế ñã thống nhất chia lúa trồng Châu Á (O.sativa) thuộc họ hoà thảo (Graminae), tộc Oryzae, có bộ nhiễm sắc thể 2n=24, thuộc genome AA, thành 3 kiểu sinh thái ñịa lý hoặc ba loài phụ là Indica, Japonica và Javanica [79] , loài phụ thứ nhất ñược trồng chủ yếu ở Ấn ðộ, Pakistan, Sri lanka, Myanmar, ðài Loan, Lào, Căm Pu Chia, Trung Quốc. Loài phụ thứ 2 ñược trồng chủ yếu ở Nhật Bản, Triều Tiên; phần Châu Âu quanh ðịa Trung Hải, Liên Xô, Mỹ. Còn loài phụ thứ 3 ñược trồng chủ yếu ở Indonexia, Philippines. Lúa Indica thường trồng ở khí hậu nhiệt ñới và cận nhiệt ñới, có thân cao, dễ ñổ ngã, nhiều chồi, lá ít xanh và cong, kháng ñược nhiều sâu bệnh nhiệt ñới. Hạt gạo dài hoặc trung bình, có nhiều tinh bột. Năng suất kém hơn lúa Japonica. Lúa Japonica thường ñược trồng ở những vùng ôn ñới hoặc những nơi có ñộ cao trên 1.000m, có thân ngắn, chống ñổ ngã, lá xanh ñậm, thẳng ñứng, ít chồi, hạt gạo thường tròn, ngắn hoặc trung bình, và dẻo khi nấu vì ít chất tinh bột. Lúa Japonica có năng suất cao. Lúa Javanica (bulu) hay lúa Japonica nhiệt ñới ñược trồng ở Indonesia, có ñặc tính ở giữa hai loại lúa Japonica và Indica. Hình thái gần giống như lúa Japonica. Thân cứng, chắc và ít cảm quang. Có bản lá rộng nhiều lông. Hạt lúa thường có râu. Ngoài 3 loài kể trên còn có Oryza glaberrima ñược trồng ở tây Châu Phi cách ñây 3.500 năm. Nguồn gốc có thể ở lưu vực sông Niger ở Mali, có thân cao như Indica, gié lúa thẳng, có ít hoặc không có nhánh phụ. Hạt lúa không có lông trên vỏ trấu, và gạo ñỏ [74]. Loại lúa này kháng nhiều sâu bệnh và chịu ñược hạn, nhưng năng suất kém hơn những loại lúa nêu trên. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 4 Vào ñầu thời gian cuộc cách mạng xanh, các chuyên gia lúa gạo trên thế giới ñã ñồng ý về phân loại lúa theo ñặc tính của ñất ñai và khí hậu (IRRI, 1984) [79] như sau: * Lúa rẫy (lúa ñất khô): Trồng ở vùng có mưa nhiều hoặc ít, ñất tốt hoặc xấu và phối hợp các yếu tố này. * Lúa tưới tiêu: Trồng ở vùng có nhiệt ñộ thích hợp hoặc nhiệt ñộ thấp. * Lúa ruộng nước trời: Lúa ruộng cạn (5 – 25 cm), sâu vừa (25 – 50 cm), trong quá trình sinh trưởng hoà toàn phụ thuộc vào nước mưa, thường bị hạn hoặc bị ngập nước. * Lúa thủy triều: Lúa nước ngọt, mặn, phèn và than bùn, thường trồng ở vùng có thuỷ triều. * Lúa nước sâu: Lúa ruộng cạn (25 - 50 cm), sâu (50 - 100 cm) và thật sâu (lúa nổi) (>100 cm). Theo quan ñiểm canh tác học, cây lúa trồng trải qua quá trình thuần hoá ñã thích nghi dần với từng vùng sinh thái cụ thể mà nó ñược gieo trồng, ñồng thời cũng xuất hiện các biến dị do ñiều kiện canh tác gây nên. Từ ñó hình thành nên các nhóm lúa ñặc trưng cho từng vùng sinh thái nhất ñịnh. Theo quan ñiểm này có bốn nhóm chính sau: * Lúa cạn: ñược trồng trên ñất cao, không giữ ñược nước, cây lúa nhờ hoàn toàn vào nước trời trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển của cây. * Lúa có tưới: ñược trồng trên những cánh ñồng có công trình thuỷ lợi, chủ ñộng về nước trong suốt ñời sống của cây. * Lúa nước sâu: lúa ñược canh tác trên những cánh ñồng thấp không có khả năng rút nước khi gặp mưa lớn hoặc lũ, tuy nhiên thời gian ngập không quá 10 ngày và mức nước không quá 50cm. * Lúa nổi: lúa ñược gieo trồng trước mùa mưa, khi mưa lớn lúa ñã ñẻ nhánh, khi nước dâng cao lúa vươn lên lên khoảng 10 cm/ngày, ñể ngoi theo, vươn lên trên mặt nước (trích theo Nguyễn Thị Trâm, 1998) [61]. Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 5 Gần ñây, bằng phân tích isozyme, người ta có thể phân biệt Oryza sativa làm 6 nhóm: Nhóm I (Indica), II, III, IV, V và VI (Japonica). Nhưng các nhóm II và III gần giống với nhóm I (Indica) và nhóm IV và V gần giống nhóm VI (Japonica). ða số các giống lúa thơm như Basmati 370, Khao dawk mali 105 và lúa rẫy (hay lúa nương) thiên về nhóm VI [73]. Tại Việt Nam, các giống lúa của tatồn tại cả 4 nhóm với các ñặc trưng nêu trên. 2.2. Những nghiên cứu về cây lúa 2.2.1.Nghiên cứu về ñặc ñiểm di truyền, giải phẫu hình thái của cây lúa . 2.2.1.1. Thời gian sinh trưởng Thời gian sinh trưởng của cây lúa ñược tính từ khi hạt lúa nảy mầm ñến khi chín hoàn toàn và thay ñổi tuỳ theo giống và ñiều kiện ngoại cảnh. Thời gian sinh trưởng có ý nghĩa ñến phạm vi phân bố, khả năng thâm canh của giống. Shouichi Yoshida [44]; ðào Thế Tuấn, Phan Mạnh Lâm [64] cho rằng: thời gian sinh trưởng của cây lúa chia làm 2 thời kỳ chính : -Thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng: lúc cây lúa mọc rễ, thân, lá. -Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: cây lúa làm ñòng, ra hoa, kết hạt. Một số nhà nghiên cứu (IRRI) cho rằng: trong suốt quá trình sinh trưởng phát triển, cây lúa trải qua 3 thời kỳ lớn: Sinh trưởng sinh dưỡng, sinh trưởng sinh thực và thời kỳ hình thành hạt và chín. Ba thời kỳ sinh trưởng của cây lúa trải qua 10 giai ñoạn phát triển: Nứt nanh - nảy mầm, giai ñoạn mạ, ñẻ nhánh, vươn lóng, phân hoá ñòng, trổ bông, nở hoa, chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn [27]. Tuy nhiên, một số nghiên cứu khác cho thấy: thời gian sinh trưởng của cây lúa chia làm 4 thời kỳ: Sinh trưởng sinh dưỡng mạnh, sinh trưởng sinh dưỡng chậm, sinh thực và chín [17]. Qua việc chia thời gian sinh trưởng của cây lúa nhằm mục ñích hiểu ñược bản chất của quá trình sinh trưởng và phát triển của nó, từ ñó ñề xuất ra các biện pháp kỹ thuật hợp lý tác ñộng vào cây lúa ñể có một ruộng lúa năng xuất cao nhất [17]. Ở miền Bắc Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 6 các giống lúa ngắn ngày có thời gian sinh trưởng 90 - 120 ngày, giống lúa trung ngày là 140 - 160 ngày. Các giống lúa chiêm cũ, do thời vụ gieo cấy có ñiều kiện nhiệt ñộ thấp nên thời gian sinh trưởng kéo dài 180 - 200 ngày. Ở ñồng bằng sông Cửu Long các giống lúa ñịa phương có thời gian sinh trưởng 200 - 240 ngày ở vụ Mùa, cá biệt những giống lúa nổi có thời gian sinh trưởng ñến 270 ngày [37]. Tính trạng thời gian sinh trưởng là tính trạng chịu nhiều tác ñộng của yếu tố môi trường như: ñất, nước, phân bón, nhiệt ñộ, ánh sáng. Một số nghiên cứu gần ñây cho thấy cả tính di truyền cộng và không cộng ñều rất quan trọng trong việc hình thành tính trạng thời gian sinh trưởng của cây lúa [87]. Thời gian sinh trưởng của lúa bao gồm 2 hệ thống gen quyết ñịnh là hệ thống gen quy ñịnh thời gian trỗ và hệ thống gen phản ứng ánh sáng ở các giống lúa ñịa phương. Theo Yoshida (1979) cho rằng; những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá ngắn thì không thể cho năng suất cao vì sinh trưởng sinh dưỡng bị hạn chế. Ngược lại giống có thời gian sinh trưởng quá dài cũng không cho năng suất cao vì sinh trưởng quá dài gây hiện tượng lốp ñổ. Tuy nhiên trong ñiều kiện ñất ñai có ñộ phì thấp như nhau thì giống có thời gian sinh trưởng dài hơn cho năng suất sẽ cao hơn [71]. Theo Jennigs và cộng sự (1979) thời gian sinh trưởng của lúa do nhiều gen ñiều khiển di truyền số lượng ñược biểu hiện rất rõ khi nghiên cứu phân ly ở F2 của con lai, giữa giống có thời gian sinh trưởng ngắn với giống có thời gian sinh trưởng dài. Tính chín sớm ñược ñiều khiển bởi 1 cặp gen trội [93]. 2.2.1.2. Chiều cao cây lúa Chiều cao cây là một trong những tính trạng quan trọng nhất liên quan ñến khả năng chống ñổ và chịu phân của giống. Dạng hình thấp cây, thân cứng có khả năng chống ñổ tốt [79]. Các nhà khoa học tại viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) khẳng ñịnh rằng: các giống lúa có nguồn gốc từ Trung Quốc Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 7 (Dee-geo-woo-gen, Taiching Native-1, Igeotze) mang gen lùn, lặn nhưng không ảnh hưởng gì ñến chiều dài bông, rất có ý nghĩa trong chọn giống, còn những gen lùn tạo ra bằng ñột biến hoặc gen lùn ở các giống có nguồn gốc Châu Mỹ (Century Patna, SLO-17) ít ñược sử dụng ñể tạo giống vì chúng làm cho bông ngắn lại hoặc phân li kéo dài hoặc phân ly qua nhiều thế hệ khó chọn lọc. Các dạng lùn có nguồn gốc Trung Quốc thường có lá ngắn, màu xanh ñậm, thân cứng, chịu ñạm cao và khó ñổ. 2.2.1.3. Khả năng sinh trưởng Khả năng sinh trưởng mạnh, sớm ở thời kỳ ñầu của quá trình sinh trưởng là một ñặc tính có lợi rất cần thiết cho lúa gieo thẳng, các giống lúa nào có khả năng sinh trưởng tốt sẽ tạo ñiều kiện cho quá trình quang hợp và tích luỹ chất khô nhiều hơn, từ ñó có năng suất cao hơn. Tính trạng này do nhiều kiểu gen kiểm tra, khó tổ hợp với gen kiểm tra tính chín sớm nhưng dễ dàng kết hợp với gen kiểm tra tính lùn và không phản ứng với quang chu kỳ (IRRI,1972) [78]. 2.2.1.4. Khả năng ñẻ nhánh ðẻ nhánh là một ñặc tính sinh học của cây lúa, liên quan chặt chẽ ñến quá trình hình thành số bông và năng suất cây lúa. Các kết quả nghiên cứu cho rằng tính ñẻ nhánh khỏe thuộc di truyền số lượng, có hệ số di truyền thấp ñến trung bình và chịu ảnh hưởng của ñiều kiện ngoại cảnh. Nghiên cứu các tổ hợp lai cho nhận xét rằng kiểu ñẻ nhánh chụm và ñứng thẳng là lặn, kiểu ñẻ nhánh xòe là trội [96]. Quá trình ñẻ nhánh liên quan chặt chẽ với quá trình ra lá. Thường khi ra lá ñầu tiên thì mầm nách ở mắt ra lá bắt ñầu phân hoá, trong quá trình ra các lá tiếp theo thì cũng tương tự như vậy ở các nhánh tiếp theo. Theo quy luật thì khi lá thứ 4 xuất hiện thì lá thứ nhất kết thúc thời kỳ phân hoá và bắt ñầu xuất hiện nhánh thứ nhất và khi ra lá thứ 5 thì nhánh thứ 2 xuất hiện. Thời gian ñẻ nhánh của cây lúa ñược tính từ khi lúa bén rễ hồi xanh ñến khi làm ñốt, làm Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 8 ñòng. Tuy nhiên ở ruộng mạ cũng có hiện tượng ñẻ nhánh nếu mạ gieo thưa, hoặc những cây mạ quanh bờ có thể ñẻ 1 - 2 nhánh ñầu tiên khi có 4 - 5 lá (gọi là mạ ngạnh trê), nhưng ngay lúc ñó mật ñộ cây trong ruộng mạ tăng lên và quá trình ñẻ nhánh ngừng lại. Về khả năng ñẻ nhánh của cây lúa thì phụ thuộc vào phạm vi mắt ñẻ (tức là số lá trên cây mẹ, tuổi mạ và số lóng ñốt kéo dài) và ñiều kiện ngoại cảnh. Người ta cũng phân biệt thời gian ñẻ nhánh hữu hiệu và vô hiệu. Trên cây lúa, thông thường chỉ có những nhánh ñẻ sớm, ở vị trí mắt ñẻ thấp, có số lá nhiều, ñiều kiện dinh dưỡng thuận lợi mới có ñiều kiện phát triển ñầy ñủ ñể trở thành nhánh hữu hiệu (nhánh thành bông). Còn những nhánh ñẻ muộn, thời gian sinh trưởng ngắn, số lá ít thường trở thành nhánh vô hiệu. Trời âm u, thiếu ánh sáng, nhiệt ñộ thấp, thời gian bén rễ hồi xanh kéo dài 15 - 20 ngày, thậm chí 25 - 30 ngày ở vụ chiêm xuân phía Bắc. Thời kỳ ñẻ nhánh, cây lúa sinh trưởng nhanh và mạnh về rễ và lá, quyết ñịnh ñến sự phát triển diện tích lá và số bông. Thời gian ñẻ nhánh phụ thuộc vào giống, thời vụ và biện pháp kỹ thuật canh tác. Thời gian ñẻ nhánh có thể kéo dài trên dưới 2 tháng ở vụ chiêm xuân, 40 - 50 ngày ở vụ Mùa, 20 - 25 ngày ở vụ hè thu. Trong một vụ, các trà cấy sớm có thời gian ñẻ nhánh dài hơn các trà cấy muộn. Thúc ñạm sớm, quá trình ñẻ nhánh sớm. Bón phân nhiều, muộn, thời gian ñẻ nhánh kéo dài. Mật ñộ gieo cấy thưa thời gian ñẻ nhánh dài hơn so với cấy dày. Tuổi mạ non thời gian ñẻ nhánh dài hơn so với mạ già. Giai ñoạn này cần chăm sóc hợp lí ñể ñảm bảo số nhánh hữu hiệu, số lá và số bông, tránh bón phân nhiều, bón muộn làm cho lúa ñẻ nhánh lai rai thường làm tăng tỷ lệ nhánh vô hiệu, ảnh hưởng ñến tiêu hao dinh dưỡng cũng như tăng cường sự phá hoại của sâu bệnh [25] 2.2.1.5. Bộ lá lúa và khả năng quang hợp Lá lúa là cơ quan quang hợp chủ yếu của cây lúa, nó tồn tại và phát triển gắn liền với quá trình sống của cây lúa, do vậy việc tăng hay giảm diện tích lá có tác ñộng trực tiếp ñến lượng quang hợp. Lá lúa hoàn chỉnh gồm bẹ Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 9 lá, phiến lá, tai lá và thìa lá [44]. Thời kỳ con gái, các bẹ lá ôm lấy nhau và tạo thành thân của nhánh lúa, gọi là thân giả [27]. Các lá phát triển liên tục từ dưới lên trên, mỗi lá cách nhau một bước: ví dụ lá 5 ở thời kỳ xuất hiện thì lá thứ 6 ở thời kỳ hình thành bẹ lá, lá 7 ở thời kỳ hình thành phiến lá và lá 8 ở thời kỳ phân hoá mầm [49]. Nói chung cây lúa có quá trình quang hợp theo con ñường C3 (Ishii & CTV,1977). Quang hợp là quá trình nhận năng lượng ánh sáng mặt trời và chuyển hoá năng lượng này thành năng lượng hoá học dự trữ dưới dạng Hydratcacbon. Khoảng 80%- 90% chất khô cây xanh tích luỹ ñược là do quang hợp [71]. Như vậy quang hợp giữ một vị trí ñặc biệt quan trọng trong sự tạo thành năng suất lúa. Vấn ñề ñặt ra là muốn cho cây quang hợp mạnh thì cần ñiều chỉnh cho nó có một bộ lá tối ưu, diện tích quang hợp lớn mà không che phủ lẫn nhau, hàm lượng diệp lục trong lá cao. Vì vậy cần phải có chỉ số diện tích lá (LAI) (m2 lá/m2 ñất) thích hợp. Nghiên cứu về sự liên quan của bộ lá tới năng suất lúa, ðào Thế Tuấn [65] cho rằng một giống có năng suất cao phải có ñủ 2 ñiều kiện: - Diện tích lá lớn trước khi trỗ ñể tạo nên một sức chứa lớn. - Hiệu suất quang hợp sau trỗ cao có thể tạo ra ñược bông lúa to, tức nguồn chất dinh dưỡng lớn. Tổng số lá trên thân chính nhiều hay ít có liên quan ñến thời gian sinh trưởng và diện tích lá của quần thề. Thời gian hoạt ñộng của lá dài hay ngắn có quan hệ rất lớn ñến việc tích luỹ dinh dưỡng cho cây và bông hạt quyết ñịnh ñến năng suất lúa [49]. Lá ñòng và hai lá giáp lá ñòng có thời gian hoạt ñộng dài nhất 45-50 ngày phụ thuộc vào giống. Các lá xuất hiện trước có thời gian hoạt ñộng ngắn dần, lá thứ nhất có thời gian hoạt ñộng 7 ngày, lá thứ hai có thời gian hoạt ñộng là 14 ngày [49]. Lá ñòng có thời gian sống dài nhất [71]. Tuổi thọ của lá kéo dài 20-40 ngày tuỳ theo vị trí của lá trên cây, thông thường các lá ra sau có tuổi thọ cao hơn lá trước 7 ngày [27]. Tuy nhiên, trên Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 10 cây lúa có khoảng 5-6 lá xanh cùng hoạt ñộng. Sau một thời gian hoạt ñộng, các lá ở dưới gốc chuyển vàng rồi chết ñi, các lá mới lại tiếp tục [49]. ðể tăng năng suất lúa ta phải tăng hàm lượng chất khô trước trỗ, tăng khả năng vận chuyển và cuối cùng tăng quang hợp thời kì sau trỗ (Phạm Văn Cường và cs, 2003) [94]. Theo ðào Thế Tuấn (1980) [65] ñạm làm tăng diện tích lá rõ rệt, nhưng khi diện tích lá quá cao hiệu suất quang hợp lại giảm. Vai trò hút ñạm của cây ở giai ñoạn cuối rất có ý nghĩa trong quá trình vận chuyển và tích luỹ chất khô, ñặc biệt thể hiện rõ ở lúa lai (Nguyễn Văn Hoan, 2000) [26]. Gần ñây các chương trình nghiên cứu về quan hệ giữa ñạm và quang hợp ở thời kì chín cho biết nếu hàm lượng ñạm trong lá cao thì quang hợp sẽ mạnh hơn [90]. Kết luận này phù hợp với những nghiên cứu của Phạm Văn Cường về hàm lượng ñạm trong lá lúa có tương quan chặt với quang hợp và chính ñiều này ñã làm tăng năng suất chất khô và năng suất hạt [9]. Ngoài chỉ số LAI, hiệu suất quang hợp thuần (NRA) cũng ảnh hưởng không nhỏ tới tích luỹ chất khô của cây lúa. Năng suất hạt của các giống lúa thuần và lúa lai ở các mức ñạm khác nhau có tương quan thuận ở mức ý nghĩa với chỉ số diện tích lá, tốc ñộ tích luỹ chất khô ở giai ñoạn ñầu sinh trưởng (Phạm Văn Cường, Phạm Thị Khuyên và cs, 2005) [9]. 2.2.1.6 Tính có râu ở hạt Theo G.V.Guliaeb, IU.L.Gujop (1978) [20] tính có râu ñược kiểm tra bởi 3 gen trội là An-1,An-2, An-3 khi cả 3 gen trội cùng hiện diện ở một số giống thì râu ở hạt dài, trái lại nếu 3 gen ñều ở dạng lặn thì hạt không có râu, khi có một hoặc hai gen trội thì mức ñộ dài của râu khác nhau rõ rệt. Tính dễ rụng hạt ñược kiểm tra bởi một số gen trội di truyền ñộc lập với các tính trạng khác. 2.2.2. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất Năng suất ruộng lúa phụ thuộc vào các yếu tố cấu thành năng suất, năng suất ñược cấu thành bởi ba yếu tố: số bông/m2, số hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt. Trong cả ba yếu tố trên thì sự ñóng góp của số bông/m2 là Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 11 74%, hai yếu tố còn lại là 26% [26]. ðồng thời số bông/m2 cũng là yếu tố tương ñối dễ ñiều chỉnh hơn so với hai yếu tố còn lại do số hạt/bông và khối lượng 1.000 hạt ñược kiểm soát chặt chẽ bởi yếu tố di truyền. Về nguyên tắc thì mật ñộ gieo cấy càng cao thì số bông càng nhiều. Trong một giới hạn nhất ñịnh, việc tăng số bông không làm giảm số hạt/bông, nếu vượt quá giới hạn ñó thì số hạt/bông bắt ñầu giảm ñi do lượng dinh dưỡng phải chia sẻ cho nhiều bông. Theo ðinh Văn Lữ (1978) nếu tăng số bông ñến một phạm vi mà số hạt/bông và tỉ lệ hạt chắc giảm ít thì ñạt năng suất cao, nhưng nếu số bông tăng quá cao thì số hạt/bông và tỉ lệ hạt chắc giảm nhiều làm cho năng suất giảm [37]. Số bông trên ñơn vị diện tích gieo cấy phụ thuộc vào mật ñộ cấy và số dảnh cơ bản khi cấy, còn số hạt trên bông và khối lượng 1000 hạt phụ thuộc lượng dinh dưỡng mà cây hút ñược. Vì vậy ñể ñảm bảo cho quần thể lúa phát triển mạnh, song song với việc tăng mật ñộ cấy thì phải tăng mức phân bón (Bùi Huy ðáp, 1970 [16]; ðào Thế Tuấn, 1980 [65]. Theo Phạm Văn Cường và cs (2005), năng suất hạt của các giống lúa ở các mức ñạm khác nhau có tương quan ở mức ý nghĩa với số bông/m2 và số hạt/bông [9]. Các kết quả nghiên cứu ñã cho thấy số bông có quan hệ nghịch với số hạt/bông và khối lượng 1.000 hạt. Còn số hạt/bông và khối lượng 1.000 hạt có mối quan hệ thuận với nhau (ðào Thế Tuấn, 1980) [65]. Trong bốn yếu tố cấu thành năng suất thì số bông/m2 biến ñộng mạnh nhất, nó phụ thuộc vào thời vụ, mật ñộ cấy và số nhánh ñẻ... tiếp ñến là yếu tố số hạt/bông và khối lượng 1.000 hạt ít biến ñộng nhất. Số hạt/bông nhiều hay ít tùy thuộc vào số gié, số hoa phân hóa cũng như thoái hóa. Toàn bộ quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực (từ làm ñòng ñến trỗ). Và số lượng gié, hoa phân hóa ñược quyết ñịnh ngay từ thời kỳ ñầu của quá trình làm ñòng (bước 1 - 3 trong vòng từ 7 - 10 ngày). Thời kỳ này bị ảnh hưởng bởi sinh trưởng của cây lúa và ñiều kiện ngoại cảnh, các yếu tố này cũng ảnh hưởng trực tiếp ñến sự thoái hóa hoa. Thời kỳ Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 12 thoái hóa hoa thường bắt ñầu vào bước 4 (hình thành nhị và nhụy) và kết thúc vào bước 6, tức là khoảng 10 - 12 ngày trước trỗ. Nguyên nhân chủ yếu do thiếu dinh dưỡng ở thời kỳ làm ñòng hoặc do ngoại cảnh bất thuận như trời rét, âm u, thiếu ánh sáng, bị ngập, hạn, sâu bệnh... ngoài ra cũng có nguyên nhân do ñặc ñiểm của một số giống. Tỉ lệ hạt chắc/bông: tăng tỉ lệ hạt chắc/bông hay nói cách khác là giảm tỉ lệ hạt lép/bông cũng là yếu tố quan trọng quyết ñịnh năng suất lúa. Tỉ lệ hạt chắc/bông ñược quyết ñịnh ở thời kỳ trước và sau trỗ, nếu gặp ñiều kiện bất thuận trong thời kỳ này thì tỉ lệ lép sẽ cao. Tỉ lệ lép/bông không chỉ bị ảnh hưởng của các yếu tố nói trên mà còn bị ảnh hưởng bởi ñặc ñiểm của giống. Thường tỉ lệ lép dao ñộng tương ñối lớn, trung bình từ 5-10%, ít là 2-5%, cũng có khi trên 30% hoặc thậm chí còn cao hơn nữa. Yếu tố cuối cùng là khối lượng 1.000 hạt: yếu tố này biến ñộng không nhiều do ñiều kiện dinh dưỡng và ngoại cảnh mà chủ yếu phụ thuộc vào yếu tố giống. Khối lượng 1.000 hạt ñược cấu thành bởi 2 yếu tố: khối lượng vỏ trấu (thường chiếm khoảng 20%) và khối lượng hạt gạo (thường chiếm khoảng 80%). Vì vậy muốn khối lượng hạt gạo cao, phải tác ñộng vào cả 2 yếu tố này. Việc hiểu rõ sự liên hệ giữa các yếu tố cấu thành năng suất là chìa khóa cho sự cải tiến năng suất. ðể có một ruộng lúa năng suất cao, giữa các yếu tố phải có sự cân bằng thích hợp. Có thể ñiều chỉnh cân bằng ñó thông qua các biện pháp kỹ thuật thâm canh. 2.2.3. Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa Nếu tính theo thời kỳ sinh trưởng thì cây lúa có 3 thời kỳ sinh trưởng chính: Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm ñến khi bắt ñầu vào giai ñoạn phân hoá hoa lúa (trên thực tế người ta tính từ khi gieo mạ, cấy lúa, cây lúa ñẻ nhánh tới số nhánh tối ña). Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 13 Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt ñầu phân hoá hoa lúa ñến khi lúa trỗ bông và thụ tinh (bao gồm từ: làm ñòng - phân hoá ñòng, ñến trỗ bông - bông lúa thoát khỏi lá ñòng, nở hoa, tung phấn, thụ tinh). Thời kỳ chín: sau khi thụ tinh, bông lúa bước vào kỳ chín, kết thúc thời kỳ này là bông lúa chín hoàn toàn, sau ñó tiến hành thu hoạch hạt thóc. Nếu tính theo giai ñoạn sinh trưởng thì cây lúa có 10 giai ñoạn sinh trưởng: (1) Giai ñoạn trương hạt, (2) Giai ñoạn hạt nảy mầm, (3) Giai ñoạn ñẻ nhánh, (4) Giai ñoạn phát triển lóng thân, (5) Giai ñoạn phân hoá hoa, (6) Giai ñoạn trỗ bông, (7) Giai ñoạn nở hoa thụ phấn, thụ tinh (8) Giai ñoạn hạt chín sữa, (9) Giai ñoạn hạt chín sáp, và (10) Giai ñoạn hạt chín hoàn toàn. 2.2.4. Di truyền ñộ xếp sít hạt/bông và bông hữu hiệu/khóm Khi nghiên cứu về các yếu tố cấu thành năng suất thì số hạt trên bông là yếu tố rất quan trọng ảnh hưởng lớn ñến năng suất cuối cùng. Số hạt trên bông nói lên sức chứa của cây. Sức chứa phải tương ứng với nguồn. Nguồn lớn và sức chứa nhỏ gây ra hiện tượng vẹo hạt, sức chứa lớn nguồn nhỏ thì tỷ lệ lép cao. Vì vậy nâng cao số hạt trên bông, nhà chọn giống phải chú ý ñến khả năng quang hợp của cây. ðể nói lên số hạt trên bông lớn hay nhỏ người ta dựa vào chỉ tiêu mật ñộ hạt/bông, mật ñộ hạt/bông lớn thì số hạt/bông nhiều. Theo Chang T (1965) thì Locus “DN” chi phối cách xắp xếp hạt trên bông. Theo Dzuba (1976), Trần Duy Quý (1997) [42] thì bông ngắn hạt xếp sít nhau do hai gen lặn chi phối Dt , Dn, Lp và Lx. Ở ñiều kiện tối ưu trong các yếu tố cấu thành năng suất thì số bông trên m2 ñóng góp khoảng 75% năng suất, cũng theo Chang T.T (1970) thì số lượng bông hữu hiệu/khóm do 3- 5 locus gen kiểm tra tính trạng này. 2.2.5. Nghiên cứu di truyền mùi thơm, ñộ dẻo, hàm lượng amylose Có nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến chất lượng gạo, nhưng nổi bật nhất là: ảnh hưởng của yếu tố giống, ñiều kiện môi trường sinh thái, kỹ thuật canh tác và các công ñoạn sau thu hoạch, bảo quản. Trong các yếu tố trên giống lúa là Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ……………………….. 14