Tài liệu Tuyển chọn và phát triển một số dòng, giống lúa mới ở kiến xương, thái bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ------------------ TRƯƠNG VĂN CHINH TUYỂN CHỌN VÀ PHÁT TRIỂN MỘT SỐ DÒNG, GIỐNG LÚA MỚI Ở KIẾN XƯƠNG - THÁI BÌNH LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số : 60.62.01 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHAN HỮU TÔN HÀ NỘI, 2010 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình do tôi chủ trì và thực hiện chính. Những kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. 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 này ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Trương Văn Chinh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ i LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành ñược luận văn này tôi ñã nhận ñược sự giúp ñỡ của các cơ quan, các thầy, các cô, bạn bè, ñồng nghiệp và gia ñình. Trước tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới PGS.TS Phan Hữu Tôn ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn, ñóng góp nhiều ý kiến quý báu trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin gửi tới Ông Vũ Trọng Nghĩa - Trưởng phòng nông nghiệp, Ông Nguyễn Văn Tòng - Trưởng phòng Thống kê - Huyện Kiến Xương, Ban chủ nhiệm hợp tác thị trấn Thanh Nê lời cảm ơn về sự quan tâm, giúp ñỡ tạo thuận lợi khi làm thí nghiệm. Tôi xin chân thành cảm ơn GS.TS Nguyễn Văn ðĩnh, các thầy cô Viện ñào tạo Sau ðại học, các thầy cô Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông Học, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã nhiệt tình giúp ñỡ và tạo mọi ñiều kiện thuận lợi trong thời gian học tập cũng như khi hoàn thành và báo cáo luận văn. Cảm ơn các nhà khoa học trong ngành, các bạn bè ñồng nghiệp và gia ñình ñã ñộng viên, tạo mọi ñiều kiện giúp ñỡ tôi hoàn thành bản luận văn này. Tác giả Trương Văn Chinh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng v 1. Mở ñầu 1 1.1. ðặt vấn ñề 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 3 2. Tổng quan tài liệu 4 2.1. Tình hình sản xuất, tiêu thụ lúa gạo ở trên thế giới và Việt Nam 4 2.2. Những nghiên cứu về cây lúa 8 2.3. Nghiên cứu về ñặc ñiểm di truyền của cây lúa 14 2.4. Vai trò của giống trong sản xuất nông nghiệp 36 2.5. Nghiên cứu về chọn giống kiểu cây mới 38 2.6. Nghiên cứu mùa vụ, kỹ thuật trồng lúa 41 3. Vật liệu nội dung và phương pháp nghiên cứu 47 3.1.Vật liệu 47 3.2. Nội dung nghiên cứu 47 3.3. Phương pháp nghiên cứu 48 3.4. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi 50 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 59 4.1. ðiều kiện tự nhiên và tình hình sản lúa của huyện Kiến Xương 59 4.1.1. ðiều kiện tự nhiên 59 4.1.2. Tình hình sản xuất lúa 62 4.2. Kết quả so sánh dòng giống lúa 65 4.2.1. Một số ñặc ñiểm sinh trưởng phát triển giai ñoạn mạ 65 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ iii 4.2.2. Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng 67 4.2.3. ðặc ñiểm thân, lá 70 4.2.4. Kiểu ñẻ nhánh 73 4.2.5. Diện tích lá, khối lượng chất khô tích lũy 75 4.2.6. Một số ñặc tính sinh học khác 78 4.2.7. Khả năng chống chịu với một số ñối tượng sâu bệnh hại 80 4.2.8. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 87 4.2.9. ðánh giá một số chỉ tiêu về chất lượng gạo của các dòng triển vọng 90 4.2.10. Hội nghị ñầu bờ ñánh giá cho ñiểm các giống thí nghiệm so sánh giống 94 4.3. Kết quả mô hình trình diễn một số dòng triển vọng 95 4.3.1. Kết quả mô hình trình diễn 95 4.3.2. ðánh giá hiệu quả kinh tế của các giống tham gia mô hình trình diễn 97 5. Kết luận và ñề nghị 98 5.1. Kết luận 98 5.2. ðề nghị 98 Tài liệu tham khảo 100 Phụ lục 109 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1.Diện tích, năng suất, sản lượng lúa trên thế giới năm 2007 5 Bảng 2.2. Diện tích lúa Việt Nam so với ở một số nước trên thế giới 6 Bảng 2.3. Năng suất lúa Việt Nam và một số nước trên thế giới 7 Bảng 3.1. Các dòng, giống lúa tham gia nghiên cứu 47 Bảng 4.1. ðiều kiện thời tiết, khí hậu tỉnh Thái Bình 60 Bảng 4.2. Diện tích, cơ cấu giống lúa vụ xuân 62 Bảng 4.3.Diện tích, cơ cấu giống lúa vụ mùa 64 Bảng 4.4.Năng suất lúa trung bình qua các năm (tạ/ha) 64 Bảng 4.5.Chất lượng mạ của các dòng, giống lúa khi cấy 67 Bảng 4.6.Thời gian qua các giai ñoạn sinh trưởng 68 Bảng 4.7.Một số chỉ tiêu về thân, lá của các dòng, giống thí nghiệm 71 Bảng 4.8. Một số chỉ tiêu về nhánh của các dòng, giống lúa 74 Bảng 4.9. Diện tích lá (m2lá/ m2 ñất) của các dòng, giống lúa 75 Bảng 4.10. Khối lượng chất khô (g/khóm) của các dòng, giống lúa 77 Bảng 4. 11.Một số ñặc tính nông học khác của các dòng giống lúa 78 Bảng 4.12. ðánh giá tỷ lệ hạt chắc và ñộ rụng hạt 80 Bảng 4.13. Mức ñộ kháng sâu hại của các dòng giống 82 Bảng 4.14. Mức ñộ chống chịu bệnh hại của các dòng giống 85 Bảng 4.15. Yếu tố cấu thành năng suất và năng suất 88 Bảng 4. 16 a. Một số chỉ tiêu về chất lượng gạo của các dòng giống lúa 92 Bảng 4. 16 b. Một số chỉ tiêu về chất lượng gạo (tiếp) 93 Bảng 4.17. Kết quả ñánh giá các giống lúa khảo nghiệm 95 B¶ng 4.18. N¨ng suÊt c¸c dßng gièng tr×nh diÔn 96 B¶ng 4.19. HiÖu qu¶ kinh tÕ cña c¸c dßng gièng tr×nh diÔn 97 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ v MỞ ðẦU 1.1. ðặt vấn ñề Cây lúa (Oryza Sativa L.) là một trong ba cây lương thực quan trọng trên thế giới, tập trung chủ yếu ở các nước Châu Á chiếm khoảng 95% diện tích thế giới. Hiện nay, sản phẩm lúa gạo có ảnh hưởng lớn ñến ñời sống của ít nhất 65% dân số thế giới, trong ñó khoảng 40% coi lúa gạo là nguồn lương thực chính và khoảng 25 % sử dụng lúa gạo trong khẩu phần lương thực hàng ngày. 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. Sản xuất lúa nước ta ñã ñảm bảo lương thực cho khoảng 86 triệu dân và là nước ñứng thứ hai trên thế giới về xuất khẩu gạo, nhưng nước ta vẫn chưa ñảm bảo an ninh lương thực một cách bền vững. Việc dùng ñất cho công nghiệp và ñô thị, mất ñất canh tác do biến ñổi khí hậu ñã làm diện tích lúa giảm, cùng với sự gia tăng dân số, mức tiêu dùng gạo của người Việt Nam sẽ ngày càng tăng. Do vậy việc tăng năng suất, sản lượng lúa ñáp ứng ñược nhu cầu về lương thực thực phẩm của nhân dân là rất cần thiết. Là một trong những huyện sản xuất lúa lớn của tỉnh Thái Bình, Kiến Xương có diện tích trồng lúa cả năm khoảng 23.700 ha, thu nhập của người nông dân chủ yếu là từ trồng lúa và chăn nuôi trong quy mô hộ gia ñình. Hiện nay cơ cấu giống lúa trên ñịa bàn huyện Kiến Xương khá ñơn giản, việc áp dụng một số giống lúa mới chưa ñược nhiều. Diện tích cấy lúa thuần chủ yếu là các giống lúa: Q5(34%), Bắc thơm (15%), Khâm dục (10%), N97(8%), BC15 (8%), TBR1 (7%), khang dân 18(3%), các giống khác(15%). Trong cơ cấu giống lúa Q5 là giống có năng suất cao, song chất lượng gạo quá thấp, khó bán, giá bán rẻ hiệu quả kinh tế chưa cao, dễ nhiễm bệnh ñạo ôn cổ bông ở vụ xuân. Giống bắc thơm 7 chất lượng gạo thơm ngon song không kháng ñược bạc lá, chỉ cấy chủ yếu trong vụ xuân. Các giống lúa cũ như 13/2, Xi23, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 1 8865 … có thời gian sinh trưởng kéo dài, không chịu phân bón, năng suất quá thấp, chống ñổ kém, không ñáp ứng yêu cầu giá trị kinh tế. Một số diện tích lúa lai như Dưu 527,…tuy có năng suất cao, chất lượng khá song thời gian sinh trưởng dài, khả năng chống chịu bệnh bạc lá kém, dễ nhiễm sâu ñục thân, cấy chủ yếu ở vụ xuân, hạn chế tăng vụ, không phù hợp với yêu cầu của thực tế sản xuất. Một nhược ñiểm nữa của lúa lai là giá giống rất cao gấp 2,5 - 3 lần giá giống lúa thường (trên cùng 1 ñơn vị diện tích ñầu tư), phụ thuộc vào nguồn nhập khẩu nên không chủ ñộng ñược giống. ðể ñem lại hiệu quả kinh tế cao trong sản xuất lúa gạo, cần phải ñịnh hướng sản xuất theo hướng hàng hoá, gạo có chất lượng cao, cung cấp ñủ lương thực có chất lượng cho nhu cầu gạo ngon ngày càng cao của nhân dân trong huyện Kiến Xương, nhân dân thành phố Thái Bình và phục vụ thị trường xuất khẩu. ðể ñạt ñược những yêu cầu ñó cần phải tuyển chọn ñược bộ giống lúa thuần có năng suất cao, chất lượng tốt, kháng ñược một số sâu bệnh hại chính, có thời gian sinh trưởng tương ñương Khang dân 18, Q5 ñể ñưa vào cơ cấu cây trồng 3 vụ.. Hiện nay ở các trung tâm và các viện nghiên cứu ñã và ñang khảo sát một số dòng, giống lúa mới bước ñầu ñạt ñược yêu cầu trên như: SH14, SH2, N91, TL6…Do giống có tính chất ñịa phương, chỉ thích hợp ở một vùng sinh thái nhất ñịnh, khi ñó giống tốt mới có thể phát huy hết tiềm năng của giống. Vì vậy ñể nghiên cứu khả năng thích ứng và nhân rộng các dòng, giống lúa triển vọng cho huyện Kiến Xương chúng tôi thực hiện ñề tài: "Tuyển chọn và phát triển một số dòng, giống lúa mới ở Kiến Xương - Thái Bình” 1.2. Mục tiêu nghiên cứu + Trên cơ sở ñiều tra cơ cấu giống, diện tích, năng suất, sản lượng lúa, phân tích xu hướng chuyển dịch và ñề xuất một cơ cấu giống hợp lý cho huyện. + Tuyển chọn ñược 2 - 3 dòng giống lúa mới ngắn ngày có năng suất từ Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 2 tương ñương ñến cao hơn giống lúa ñối chứng, có chất lượng tốt, kháng bệnh hơn hẳn giống lúa ñối chứng. + Xây dựng mô hình trình diễn các dòng, giống lúa triển vọng ñể các dòng, giống triển vọng phát triển rộng ra sản xuất trên ñịa bàn huyện Kiến Xương. 1.3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học - Từ kết quả nghiên cứu ñã ñạt ñược của ñề tài chúng tôi tuyển chọn một số giống lúa có triển vọng phù hợp với mùa vụ ở huyện Kiến Xương. - Kết quả nghiên cứu của ñề tài góp phần bổ xung thêm những tài liệu khoa học phục vụ cho công tác giảng dạy và nghiên cứu. 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tuyển chọn, phát triển ñược từ 2 - 3 dòng, giống lúa ngắn ngày có năng suất cao, chất lượng tốt, chống chịu sâu bệnh ñể bổ sung vào cơ cấu giống lúa của huyện. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1.Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở trên thế giới và Việt Nam 2.1.1.Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa gạo ở trên thế giới Cây lúa là cây trồng có nguồn gốc nhiệt ñới, dễ trồng, cho năng suất cao. Hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 nước trồng lúa [49]. Gạo là lương thực quan trọng trong những bữa ăn hàng ngày của người dân nhiều quốc gia trên thế giới, tại Châu Á gạo là nguồn cung cấp calori chủ yếu, ñóng góp 56% năng lượng, 42,9% protein hàng ngày (IRRI,1984) [79]. Nó ñặc biệt quan trọng với những người nghèo, khi mà lương thực cung cấp tới 70% năng lượng và protein trong bữa ăn hàng ngày [80]. Những nước sản xuất lúa gạo chính của thế giới bao gồm: Trung Quốc, Ấn ðộ, Inñônêxia, Bangladesh, Việt Nam và Thái Lan. Sản xuất lúa ñóng vai trò quan trọng trong việc ñảm bảo nguồn lương thực cho thế giới, tuy nhiên phần lớn lượng gạo sản xuất ra ñược tiêu thụ ngay tại thị trường nội ñịa [41]. Sản xuất lúa gạo trong mấy chục năm lại ñây ñã có sự tăng trưởng ñáng kể về năng suất và sản lượng lúa gạo. Theo thống kê của FAO (2008) [105], diện tích canh tác lúa toàn thế giới năm 2007 là 156,95 triệu ha, năng suất bình quân 4,15 tấn/ha, sản lượng 651,74 triệu tấn (Bảng 2.1). So với năm 2000, diện tích lúa toàn cầu năm 2007 ñã tăng 2,85 triệu ha, năng suất tăng 0,21 tấn/ha, sản lượng tăng 52,78 triệu tấn. Diện tích lúa của Châu Á là 140,3 triệu ha chiếm 89,39 % tổng diện tích lúa toàn cầu, kế ñến là Châu Phi 9,38 triệu ha (5,97 %), Châu Mỹ 6,63 triệu ha (4,22%), Châu Âu 0,60 triệu ha (0,38 %), Châu ðại Dương 27,54 nghìn ha chiếm tỷ trọng không ñáng kể. Những nước có diện tích lúa lớn nhất là Ấn ðộ 44 triệu ha; Trung Quốc 29,49 triệu ha; Indonesia 12,16 triệu ha; Bangladesh 11,20 triệu ha; Thái Lan 10,36 triệu ha; Myanmar 8,20 triệu ha và Việt Nam 7,30 triệu ha. Mỹ và Trung Quốc là hai nước có năng suất lúa dẫn ñầu thế giới với số liệu tương Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 4 ứng của năm 2007 là 8,05 và 6,34 tấn/ha. Việt Nam có năng suất lúa 4,86 tấn/ha cao hơn năng suất bình quân của thế giới (4,15 tấn/ha) nhưng chỉ ñạt 60,30 % so với năng suất lúa bình quân của Mỹ. Những nước có sản lượng lúa nhiều nhất thế giới năm 2007 là Trung Quốc 187,04 triệu tấn, kế ñến là Ấn ðộ 141,13 triệu tấn; Indonesia 57,04 triệu tấn; Bangladesh 43,50 triệu tấn; Việt Nam 35,56 triệu tấn; Myanmar 32,61 triệu tấn và Thái Lan 27,87 triệu tấn. Theo Daniel Workman (2008), thị trường gạo toàn cầu năm 2007 ước ñạt 30 triệu tấn. Trong ñó Châu Á xuất khẩu 22,1 triệu tấn chiếm 76,3 % sản lượng gạo xuất khẩu toàn cầu, kế ñến là Bắc và Trung Mỹ 3,1 triệu tấn (10,6 %), Châu Âu 1,6 triệu tấn (5,4%); Nam Mỹ 1,2 triệu tấn (4,2 %); Châu Phi 952 ngàn tấn (3,3 %). Sáu nước xuất khẩu gạo hàng ñầu thế giới năm 2007 là Thái Lan 10 triệu tấn chiếm 34,5 % của tổng lượng gạo xuất khẩu, Ấn ðộ 4,8 triệu tấn (16,5 %), Việt Nam 4,1 triệu tấn (14,1 %), Mỹ 3,1 triệu tấn (10,6 %), Pakistan 1,8 triệu tấn (6,3%), Trung Quốc (bao gồm cả ðài Loan) là 901 nghìn tấn (3,1 %). Bảng 2.1.Diện tích, năng suất, sản lượng lúa trên thế giới năm 2007 Tên nước Thế giới Châu Á Trung Quốc Ấn ðộ Indonesia Bangladest Thái Lan Myanmar Việt Nam Châu Mỹ Brazil Mỹ Châu Phi Châu Âu Diện tích (triệu ha) 156,95 140,30 29,49 44,00 12,16 11,20 10,36 8,20 7,30 6,63 2,90 1,11 9,38 0,60 Năng suất Sản lượng (tấn/ha) (triệu tấn) 4,15 651,74 4,21 591,71 6,34 187,04 3,20 141,13 4,68 57,04 3,88 43,50 2,69 27,87 3,97 32,61 4,86 35,56 4,95 32,85 3,81 11,07 8,05 8,95 2,50 23,48 5,77 3,49 (Nguồn: FAOSTAT, 2008) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 5 2.1.2. Sản xuất lúa gạo ở Việt Nam Với ñiều kiện khí hậu nhiệt ñới Việt Nam là cái nôi hình thành cây lúa nước. ðã từ lâu, cây lúa ñã trở thành cây lương thực chủ yếu, có ý nghĩa ñáng kể trong nền kinh tế và xã hội nước ta. Với ñịa bàn trải dài trên 15 vĩ ñộ Bắc bán cầu, từ Bắc vào Nam ñã hình thành những ñồng bằng châu thổ trồng lúa phì nhiêu, cung cấp nguồn lương thực chủ yếu nuôi sống cả mấy chục triệu người [49]. Việt Nam ñã tiếp thu cách mạng xanh khá mau lẹ. Năm 1987 trước ñổi mới, sản lượng thóc chỉ ñạt 15,10 triệu tấn ñến năm 2007 thì sản lượng thóc ñạt 35,56 triệu tấn, gấp 2,36 lần. Một tốc ñộ tăng hiếm gặp cũng là cao nhất trong khu vực và cao nhất những nước trồng lúa trên thế giới. Bảng 2.2. Diện tích lúa ở Việt Nam so với một số nước trên thế giới (1987 - 2007) Tên nước Trung Quốc Ấn ðộ Indonesia Thái Lan Việt Nam Philipines Brazil Colombia Ecuador Italy 1987 32,69 38,80 9,92 9,14 5,60 3,25 6,00 3,48 2,75 1,89 Diện tích lúa (triệu ha) qua các năm 2000 2003 2004 2005 2006 2007 30,30 26,78 28,61 29,30 29,46 29,49 44,71 42,41 42,30 43,00 43,61 44,00 11,79 11,47 11,92 11,80 11,78 12,16 9,89 10,19 9,20 10,20 10,07 10,36 7,66 7,45 7,44 7,33 7,32 7,30 4,03 4,00 4,12 4,11 4,15 4,25 3,65 3,18 3,73 3,93 2,97 2,90 0,47 0,49 51 0,49 0,35 0,36 0,33 0,33 33 0,33 0,35 0,32 0,22 0,21 22 0,22 0,22 0,23 (Nguồn: FAOSTAT, 2008) Qua bảng 2.2 ta thấy hai mươi năm qua (1987 – 2007) diện tích lúa của nước ta từ 5,60 triệu ha năm 1987 tăng lên 7,66 triệu ha năm 2000, sau ñó giảm dần và ñạt 7,30 triệu ha năm 2007. Năng suất lúa từ 2,69 tấn/ha năm 1987 tăng lên 4,24 tấn/ ha năm 2000, sau ñó liên tục tăng và ñạt 4,86 tấn/ha năm 2007 gấp 1,8 lần so năng suất lúa năm 1987 (Bảng 2.3) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 6 Những thành tựu trên là kết quả của việc tạo chọn các giống lúa mới năng suất cao, ngắn ngày, kháng sâu bệnh, chất lượng tốt và áp dụng các biện pháp thâm canh, chuyển ñổi cơ cấu cây trồng phù hợp với vùng sinh thái. Hiện nay nước ta qúa trình ñô thị hóa ñang phát triển nhanh, diện tích sản xuất lúa gạo ngày càng bị thu hẹp, nhưng năng suất sản lượng lương thực mỗi năm ñều tăng trên một triệu tấn, năm 2008 sản lượng lúa cả năm ñạt 38,7 triệu tấn. Về xuất khẩu gạo, cũng tương tự mỗi năm ñều tăng trên 1 triệu tấn, năm 2008 xuất khẩu 5 triệu tấn, năm 2009 có khả năng xuất khẩu trên 6 triệu tấn, Việt nam có dân số ñông xếp thứ 13, diện tích sản xuất lúa xếp hạng 5 và xuất khẩu gạo ñứng thứ 2 trên thế giới. Gạo Việt Nam ñã ñược xuất khẩu 120 quốc gia và vùng lãnh thổ, chiếm 15% thị phần gạo toàn cầu. [104 ] Bảng 2.3. Năng suất lúa Việt Nam và một số nước trên thế giới (1987 – 2007) Năng suất lúa (tấn/ha) qua các năm Tên nước 1987 2000 2003 2004 2005 2006 2007 Trung Quốc 5,40 6,26 6,06 6,30 6,28 6,24 6,34 Ấn ðộ 2,19 2.84 3,07 3,02 3,00 3,18 3,20 Indonesia 4,03 4,40 4,54 4,53 4,57 4,62 4,68 Thái Lan 2,01 2,61 2,65 2,59 2,64 2,90 2,69 Việt Nam 2,69 4,24 4,63 4,82 4,95 4,89 4,86 Phillipines 2,62 3,06 3,36 3,51 3,59 3,68 3,76 Brazil 1,73 3,03 3,24 3,55 3,33 7,01 3,81 Colombia 5,35 4,80 5,10 5,32 5,26 6,28 6,25 Ecuador 2,82 3,68 3,78 4,05 4,12 4,19 4.0 Italy 5,61 5,58 6,41 6,51 6,17 6,27 6,42 (Nguồn: FAO, 2008) Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 7 2.2. Những nghiên cứu về cây lúa 2.2.1. Nguồn gốc và phân loại cây lúa 2.2.1.1. 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) khi nghiên cứu 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. Wei, Si, 1995 dựa trên phân tích mẫu hoá thạch Hemudu cho rằng lúa trồng xuất hiện ở Trung Quốc khoảng 7100 năm, Lu B.R và cộng sự 1996, xác nhận lúa trồng ở Châu Á xuất hiện cách ñây khoảng 8000 năm. Công bố của Khush GS. (1997) chi Oryza có thể ñã phát sinh 130 triệu năm trước ñây ở trung Ấn ðộ sau ñó do sự phân rã lục ñịa ñã hình thành các loài khác nhau theo vùng sinh thái. 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. Theo Khush GS.,1997 thì hai loài phụ Indica và Japonica có nhiều nguồn gốc, Indica có thể ñược thuần hoá ở chân núi Himalaya ở tây Ấn ðộ, lúa Indica phát tán rộng khắp vùng nhiệt ñới và á nhiệt ñới của Ấn ðộ. Loài phụ Japonica di thực về từ miền nam Trung Quốc ñến phía bắc, miền nam và ñông nam Châu á, tây Châu phi và Brazil hình thành các loại hình sinh thái khác nhau. 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 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 8 có tổ tiên là một dạng bán hoang dại (trung gian lúa trồng và lúa dại) và ñặt giả thiết rằng loài O.sativa tiến hoá từ dạng lúa dại trung gian của lúa dại hàng năm và lâu năm. Chatterjee,D. (1951), Ramiah,K. R.L.M Ghose (1951), Chang, T.T (1976) cũng ghi nhận lúa trồng có thể tiến hoá từ lúa dại hàng năm O.nivara hoặc lâu năm O. Rufipogon. G. Second (1986) khi nghiên cứu mối quan hệ của các loài trong chi Oryza cho rằng loài O.sativa hình thành từ loài O. Rufipogon Châu Á, mối quan hệ giữa loài O.sativa và các loài khác với các loài lúa dại có thể ñược giải thích do sự phân nhánh trong quá trình tiến hoá do thay ñổi khí hậu ở thế giới cổ ñại kỷ thứ 3. Trước khi thuần hoá loài O. Rufipogon ở vùng Himalaya ñã hình thành các kiểu sinh thái của loài O. Rufipogon khác nhau ở Trung Quốc, Châu Á và ñông nam Châu Á ñiều này liên quan ñến cấu trúc di truyền của loài phụ Indica và Japonica. Nhiều kết quả nghiên cứu khác trước ñó cũng có kết luận tương tự như Shampath, S. và N. Rao (1951), Oka, H.I. (1974). Nghiên cứu gần ñây của Morishima, H. cho rằng lúa trồng Châu Á có tổ tiên là O. Rufipogon Griff. Nhưng loài O. glaberrima Steud. ñiều kiện sinh thái trung Châu Phi hình thành từ O. Breviligulata Chev. Et Rheor. Các loài lúa trồng có một tổ tiên chung với bộ genome AA, tổ tiên lúa trồng Châu Á tiến hoá từ loài lâu năm O. Rufipogon và loài O.Rivara hàng năm, còn lúa trồng Châu Phi O. Glaberrima có tổ tiên là O.logistaminata và O.breviligulata và ñược thuần hoá ở vùng ñồng bằng sông Niger. Theo Nguyễn Thị Trâm (1998) [61] cho rằng tại Việt Nam qua Khảo sát về nguồn gen cây lúa 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. 2.2.1.2. 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. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 9 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. Người ta cho rằng Indica và Japonica là những ñột biến ñộc lập và thông qua chọn lọc tự nhiên hình thành nên những khác nhau như hiện nay, người ta cho rằng loài phụ Japonica có thể phát triển từ loài phụ thứ nhất vì loài phụ Indica ñược kết luận là nguyên thuỷ hơn. Sự khác nhau giữa hai loài phụ về hình thái, ñặc ñiểm nông sinh học và cấu trúc di truyền ñược nhiều nghiên cứu quan tâm. 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 ra còn có loại lúa 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 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 10 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. Cây lúa rất thích hợp với vùng khí hậu nhiệt ñới và chịu ảnh hưởng của khí hậu gió mùa. Vào thời nguyên thủy, canh tác lúa ñược biết ñến qua lúa rẫy, lúa na, lúa nà (thung lũng) và lúa nước. Cho ñến thời Pháp thuộc, các loại lúa thường ñược nói ñến như lúa rẫy (miền Trung gọi là lúa cạn, miền Bắc gọi là lúa nương), lúa nước, lúa cạn, lúa lóc, lúa ruộng, lúa gò, lúa ñất cao, lúa ruộng thấp, lúa biền, lúa nổi, lúa nước mặn, v.v. .. Năm 1963, Viện nghiên cứu lúa quốc tế IRRI chia Oryzae làm 19 loài [23]. Theo Sharma (1973) Genus Oryzae bao gồm 28 loài cả loài phụ, phân bố chủ yếu ở vùng xích ñạo chúng gồm 2 loại hình lâu năm và hàng năm, có chiều cao từ 30 - 200cm, dựa trên cơ sở phân tích sự tiến hoá của loài có thể chia thành 3 nhóm loài: Nhóm Padia có thân rạ nhỏ, mọc ở vùng rừng ẩm nhiệt ñới ñất không ngập nước, ưa bóng mát. Nhóm Augustizolia có thân rạ nhỏ, mọc ở vùng rừng ẩm nhiệt ñới Châu Phi. Nhóm Euroryza (hay Oryzae) thuộc nhóm tiến hoá nhất, có thân rạ trung bình ñến to, ưa ánh sáng, thích nghi với ñất ngập nước [23]. 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 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 11 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]. 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 ta tồn tại cả 4 nhóm với các ñặc trưng nêu trên, nhóm lúa cạn tồn tại nhiều ở vùng núi và trung du Bắc Bộ, Trung Bộ, Tây Nguyên. Lúa có tưới ñược canh tác chủ yếu tại ñồng bằng sông Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 12 Hồng, ñồng bằng ven biển miền Trung và ñồng bằng sông Cửu Long. Lúa nước sâu phổ biến tại các vùng úng trũng tại ñồng bằng Bắc Bộ, các thung lũng khó thoát nước tại trung du và miền núi phía Bắc. Lúa nổi chỉ tồn tại rất ít tại khu vực ñồng Tháp Mười thuộc ñồng bằng sông Cửu Long. 2.2.2. 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). 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. 10. Giai ñoạn hạt chín hoàn toàn. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 13 2.3. Nghiên cứu về ñặc ñiểm di truyền của cây lúa 2.3.1. Nghiên cứu về ñặc ñiểm di truyền một số tính trạng nông sinh học và hình thái Cây lúa là cây trồng rất ña dạng về hình thái. Các giống khác nhau có những ñặc ñiểm hình thái ñặc trưng về kiểu cây, kiểu lá, hình dạng bông… Trong phần này sẽ trình bày nghiên cứu về một số tính trạng hình thái. 2.3.1.1. 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. - ðối với lúa cấy: bao gồm thời gian ở ruộng mạ và thời gian ở ruộng lúa cấy. - ðối với lúa gieo thẳng: ñược tính từ thời gian gieo hạt ñến lúc thu hoạch. 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]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ............ 14