Tài liệu Nghiên cứu khả năng sinh trưởng phát triển của một số giống lúa chất lượng tại huyện đoan hùng tỉnh phú thọ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ––––––––––––––––––– TRẦN MINH TẤN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG TẠI HUYỆN ĐOAN HÙNG TỈNH PHÚ THỌ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG Thái Nguyên - 2018 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ––––––––––––––––––– TRẦN MINH TẤN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA CHẤT LƯỢNG TẠI HUYỆN ĐOAN HÙNG TỈNH PHÚ THỌ Ngành: Khoa học cây trồng Mã số ngành: 8.62.01.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG Người hướng dẫn khoa học: TS. NGUYỄN THỊ LÂN Thái Nguyên - 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực, đầy đủ, rõ nguồn gốc và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn. Tôi xin chịu trách nhiệm trước Hội đồng bảo vệ luận văn, trước khoa và nhà trường về các thông tin, số liệu trong đề tài./. Tác giả Trần Minh Tấn ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo, các phòng ban có liên quan, các đơn vị trong và ngoài trường. Tôi xin chân thành cảm ơn cô giáo TS. Nguyễn Thị Lân - Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và viết luận văn. Nhân dịp này tôi xin cảm ơn các thầy, cô giáo Khoa Nông học, Bộ phận quản lý Sau Đại học, phòng Đào tạo, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Trạm Khuyến Nông, Ủy ban nhân dân huyện Đoan Hùng tỉnh Phú Thọ, UBND xã Chí Đám và Hữu Đô đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong thời gian tiến hành đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã quan tâm động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Trần Minh Tấn iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG......................................................................................... vi DANH MỤC CÁC HÌNH .........................................................................................vii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. Tính cấp thiết của đề tài: ......................................................................................... 1 2. Mục tiêu, yêu cầu của đề tài .................................................................................... 2 3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 3 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ........................................... 4 1.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu ................................................................... 4 1.2. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam ................................................ 5 1.2.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa trên thế giới ........................................... 5 1.2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa ở trong nước ........................................ 11 1.3. Tình hình sản xuất lúa ở tỉnh Phú Thọ ............................................................... 21 1.3.1. Tình hình sản xuất lúa ở tỉnh Phú Thọ ............................................................ 21 1.3.2. Tình hình sản xuất lúa tại huyện Đoan Hùng.................................................. 23 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..... 26 2.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 26 2.2. Thời gian, địa điểm tiến hành nghiên cứu .......................................................... 28 2.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 28 2.4. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 29 2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm ........................................................................ 29 2.4.2. Quy trình kỹ thuật .......................................................................................... 29 2.4.3. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ............................................................ 30 2.5. Phương pháp xử lý số liệu .................................................................................. 36 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 37 3.1. Khả năng sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm .......................................... 37 iv 3.1.1. Kết quả đánh giá chất lượng mạ của các giống lúa thí nghiệm ...................... 37 3.1.2. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm tại huyện Đoan Hùng ....... 39 3.1.3. Khả năng đẻ nhánh của giống lúa thí nghiệm tại huyện Đoan Hùng ............. 42 3.1.4. Chỉ số diện tích lá các dòng lúa thí nghiệm qua các thời kỳ sinh trưởng ....... 49 3.1.5. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của giống lúa thí nghiệm...................... 51 3.2. Một số đặc điểm nông sinh học của các giống lúa thí nghiệm tại huyện Đoan Hùng ................................................................................................................ 55 3.2.1. Đặc điểm hình thái của các giống lúa thí nghiệm ........................................... 55 3.2.2. Đặc điểm lá dòng ........................................................................................... 57 3.2.3. Một số đặc điểm nông học của các giống lúa thí nghiệm ............................... 58 3.3. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các giống lúa thí nghiệm...... 59 3.4. Yếu tố cấu thành năng suất, năng suất và chất lượng gạo của các giống lúa thí nghiệm.................................................................................................................. 61 3.4.1. Yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa lúa thí nghiệm ........................ 61 3.4.2. Năng suất của các giống lúa thí nghiệm ......................................................... 65 3.4.3. Một số chỉ tiêu chất lượng của các giống lúa thí nghiệm ............................... 66 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 70 1. Kết luận ................................................................................................................. 70 2. Đề nghị .................................................................................................................. 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 72 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 74 v DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT CCC : Chiều cao cây cs : Cộng sự CV : Coefficient of Variantion (Hệ số biến động) Đ/c : Đối chứng FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc) IRRI : International Rice Research Institute (Viện nghiên cứu lúa quốc tế) LSD.05 : Least Significant Difference (Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa ở mức 95%) NS : Năng suất NSLT : Năng suất lý thuyết NSTT : Năng suất thực thu P : Probability (xác suất) P1000 hạt : Khối lượng 1000 hạt vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên trên thế giới giai đoạn 2010-2016 ............. 6 Bảng 1.2: Tình hình sản xuất lúa gạo của 5 nước sản xuất lúa gạo lớn nhất trên thế giới năm 2016 ........................................................................................ 6 Bảng 1.3. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam ........................................................... 12 Bảng 1.4. Tình hình sản xuất lúa tại Phú Thọ giai đoạn 2010 - 2016....................... 22 Bảng 1.5. Tình hình sản xuất lúa thuần chất lượng tại Đoan Hùng giai đoạn 2012 - 2016 ................................................................................................ 24 Bảng 3.1. Chất lượng mạ của các giống lúa thí nghiệm ........................................... 38 Bảng 3.2. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm ................................ 40 Bảng 3.3. Động thái đẻ nhánh của các giống lúa thí nghiệm tại huyện Đoan Hùng ........................................................................................................... 43 Bảng 3.4. Số nhánh tối đa, số nhánh hữu hiệu, tỷ lệ đẻ hữu hiệu của các giống lúa thí nghiệm ............................................................................................ 47 Bảng 3.5. Chỉ số diện tích lá (LAI) các dòng lúa thí nghiệm qua các giai đoạn sinh trưởng ở vụ Xuân 2017 tại huyện Đoan Hùng ................................... 50 Bảng 3.6: Động thái tăng trưởng chiều cao cây của giống lúa thí nghiệm ............... 52 Bảng 3.7: Một số đặc điểm hình thái của các giống lúa thí nghiệm ở giai đoạn chín sữa ...................................................................................................... 55 Bảng 3.8. Một số đặc điểm về lá đòng của các giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2017 tại huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ ................................................. 57 Bảng 3.9: Một số đặc điểm nông học của các giống lúa thí nghiệm ........................ 59 Bảng 3.10. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại của các giống lúa thí nghiệm .................... 60 Bảng 3.11. Số bông/m2 và khối lượng 1000 hạt của giống các giống lúa thí nghiệm........................................................................................................ 62 Bảng 3.12. Số hạt/bông, số hạt chắc/bông và tỷ lệ hạt chắc của các giống lúa thí nghiệm .................................................................................................. 64 Bảng 3.13. Năng suất của các giống lúa thí nghiệm ................................................. 66 Bảng 3.14. Chất lượng thóc, gạo của các giống lúa thí nghiệm ............................... 67 Bảng 3.15. Chất lượng cơm của các giống lúa thí nghiệm ....................................... 68 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Động thái đẻ nhánh của các giống lúa thí nghiệm tại xã Chí Đám huyện Đoan Hùng ...................................................................................... 44 Hình 3.2. Động thái đẻ nhánh của các giống lúa thí nghiệm tại xã Chí Đám huyện Đoan Hùng ...................................................................................... 44 Hình 3.3. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm tại xã Chí Đám, huyện Đoan Hùng ................................................................. 53 Hình 3.4. Động thái tăng trưởng chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm tại xã Hữu Đô, huyện Đoan Hùng .................................................................. 54 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây trồng 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 đến đời sống của ít nhất 65% dân số thế giới. Theo dự báo của FAO (Food and Agriculture and Organization), thế giới đang có nguy cơ thiếu hụt lương thực do dân số tăng nhanh (khoảng hơn 9 tỷ người năm 2050), sức mua lương thực, thực phẩm tại nhiều nước tăng, biến đổi khí hậu toàn cầu khắc nghiệt diễn ra khô hạn, bão lụt và quá trình đô thị hóa làm giảm đất lúa, nhiều nước phải dành quỹ đất để trồng lúa nước, lúa chịu hạn và chịu ngập úng. Chính vì vậy, an ninh lương thực là vấn đề cấp thiết hàng đầu của thế giới ở hiện tại và trong tương lai. Việt Nam là một nước nông nghiệp, sản xuất lúa gạo luôn là vấn đề quan trọng, liên quan trực tiếp đến an ninh lương thực và chiến lược phát triển kinh tế xã hội của đất nước. Việt Nam có trên 70% dân số sống ở nông thôn, gắn liền với truyền thống và tập quán sản xuất lương thực, trong đó lúa gạo là chủ yếu, chiếm gần 90% tổng sản lượng lương thực. Trong những năm gần đây, khi lương thực đã được đảm bảo thì câu hỏi lớn đặt ra đối với các cấp chính quyền và hộ nông dân là làm thế nào để sản xuất lúa gạo thành hàng hoá, tăng hệ số sử dụng đất, tăng hệ số kinh tế, thu nhập cho người sản. Đoan Hùng là huyện miền núi, nằm ở phía Bắc của tỉnh Phú Thọ với tổng diện tích tự nhiên là 30.261,34 ha trong đó đất lâm nghiệp có 13.072,90 ha chiếm 43.21 % tổng diện tích tự nhiên toàn huyện, rừng và đất rừng đang là thế mạnh phát triển kinh tế xã hội của toàn huyện, đất sản xuất nông nghiệp có 11.801,92 ha chiếm chiếm 39.10 % diện tích tự nhiên. Để khai thác có hiệu quả diện tích đất nông nghiệp, đặc biệt là đất trồng lúa, trong những năm qua Huyện đã rất chú trọng đến việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiến bộ, giống mới vào sản xuất nhằm đảm bảo an ninh lương thực trên địa bàn huyện và từng bước chuyển dịch sang sản xuất hàng hóa. Huyện Đoan Hùng có tổng diện tích đất trồng lúa là 6.595 ha, trong đó có 3.528 ha vụ xuân và 3.067 ha vụ mùa. Được sự quan tâm của Đảng, và chính quyền 2 địa phương và nỗ lực của người dân trong việc ứng dụng kỹ thuật tiến bộ vào sản xuất nên năng suất lúa tăng đáng kể, năm 2017 đạt 54,49 tạ/ha. Mặc dù năng suất lúa tăng nhưng người dân trồng chủ yếu giống lúa lai cho năng suất cao nhưng chất lượng thấp nên hiệu quả kinh tế không cao. Trong những năm qua Đảng bộ, HĐND, UBND huyện Đoan Hùng đã có những chủ trương, chính sách để thúc đẩy sự phát triển nông nghiệp một cách bền vững, đặc biệt là đẩy mạnh phát triển sản xuất lương thực cả về số lượng và chất lượng trên cơ sở đầu tư thâm canh, cải thiện điều kiện canh tác. Những vùng khó khăn tiếp tục gieo cấy các giống lúa lai năng suất cao còn những vùng khác mở rộng diện tích các giống lúa chất lượng cao để nâng cao hiệu quả sản xuất, cải thiện chất lượng lương thực đáp ứng nhu cầu tiêu dùng. Việc khai thác và sử dụng hiệu quả đất trồng 2 vụ lúa, vụ Chiêm Xuân và vụ Mùa hiện nay ở huyện Đoan Hùng đang được thúc đẩy chuyển theo hướng sản xuất hàng hóa, một số giống lúa có chất lượng cao như Hương Thơm 1, RVT, JO2,… đã được đưa vào sử dụng tuy nhiên tỷ lệ cơ cấu giống chất lượng chưa cao hàng năm chỉ dao động từ 10-15% tổng diện tích lúa được gieo cấy. Các giống lúa chất lượng chưa thực sự thích ứng với điều kiện tự nhiên - xã hội nên năng suất còn thấp, hiệu quả kinh tế chưa cao chưa khuyến khích được người sản xuất. Các cơ quan chuyên môn chưa tham mưu được chính sách cụ thể để tăng diện tích lúa chất lượng trên địa bàn. Xuất phát từ tình hình trên chúng tôi thực hiện đề tài: "Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống lúa chất lượng tại huyện Đoan Hùng - tỉnh Phú Thọ". 2. Mục tiêu, yêu cầu của đề tài 2.1. Mục tiêu Lựa chọn được 1 - 2 giống lúa có khả năng sinh trưởng tốt, năng suất cao, chất lượng tốt và phù hợp với vụ Chiêm Xuân của huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ. 2.2. Yêu cầu của đề tài - Đánh giá khả năng sinh trưởng của một số giống lúa thí nghiệm trong vụ Chiêm Xuân năm 2017. - Đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của các giống lúa thí nghiệm trong vụ Chiêm Xuân năm 2017. 3 - Đánh giá khả năng cho năng suất và chất lượng các giống lúa thí nghiệm trong vụ Chiêm Xuân năm 2017. 3. Ý nghĩa của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học - Nghiên cứu xác định được thời gian sinh trưởng, phát triển, năng suất của các giống lúa chất lượng. - Là cơ sở cho việc đề xuất hướng chuyển dịch cơ cấu giống cây trồng theo hướng sản xuất hàng hoá. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Lựa chọn được giống lúa có chất lượng, hiệu quả kinh tế cao, khuyến cáo nhân rộng mô hình với qui mô hợp lý. - Góp phần định hướng cho nông dân chuyển từ sản xuất tự cung tự cấp sang sản xuất hàng hoá. - Đa dạng hoá thêm bộ giống lúa chất lượng tại địa phương. - Đề tài mang tính ứng dụng cao, được ứng dụng vào thực tiễn sản xuất góp phần làm thay đổi tập quán sản xuất tự cung, tự cấp, chuyển sang sản xuất hàng hoá của nông dân. 4 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu Ngày nay vấn đề sản xuất lương thực và an ninh lương thực trở thành một chương trình hành động chung, một chiến lược phát triển toàn cầu. Vì một thực tế sự bất ổn về lương thực là một nguyên nhân chủ yếu dẫn đến đói nghèo và kèm theo đó là sự bất ổn về chính trị - xã hội. Thực trạng hiện nay ở các nước đang phát triển mỗi ngày có tới 35.000 người chết vì đói và suy dinh dưỡng, trong đó một nửa là trẻ em (Nguyễn Tiến Mạnh, 1999) [19]. Sản xuất lương thực đang đứng trước những thách thức lớn lao đó là: Diễn biến thời tiết khí hậu rất phức tạp, hạn hán thiên tai liên tiếp xảy ra, đất đai canh tác ngày càng thu hẹp, tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt, thêm vào đó là sức ép của việc bùng nổ dân số. Giống cây trồng có vai trò rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp, nhất là những nước đang bước đầu thực hiện công nghiệp hóa nông nghiệp. Trên thế giới, người ta đã đặt trọng tâm vào phát triển nông nghiệp trên quy mô công nghiệp hiện đại, bằng các phương phát sinh học tối tân, họ đã sản xuất hàng loạt giống cây trồng mới, được chọn lọc và cho nhân giống, lai tạo ra những thế hệ cây trồng nhiều ưu điểm, cải tạo gen thành những giống cây kháng bệnh, kháng sâu rầy, giảm bớt chi phí sản xuất, rút ngắn thời gian chăm sóc, tạo nên ưu thế vững chắc trong sản xuất nông nghiệp. Việt Nam chúng ta đã có nhiều thành tựu quan trọng trong công tác chọn và lai tạo giống, cũng như có những chương trình chuyển giao công nghệ sản xuất mới, tuyển lựa giống cây trồng, thúc đẩy tăng sản lượng và làm đỗi thay bộ mặt nông nghiệp, nông thôn. Vấn đề quan trọng và trọng tâm là chọn giống, lai tạo, chọn đất trồng phù hợp trên quy mô công nghiệp hiện đại, chuyên nghiệp, bền vững. Đồng thời cũng phải có cơ quan nghiên cứu, ứng dụng và chuyển giao công nghệ sản xuất nông nghiệp cách chuyên môn, hiện đại, từ đó đổi thay bộ mặt nông nghiệp Việt nam, hầu đuổi kịp và vượt xa các nước đang có nền nông nghiệp hiện đại, đa dạng trên thế giới. Mọi tính trạng và đặc điểm của giống cây trồng chỉ được biểu hiện khi tương tác với điều kiện môi trường. Ớ các vùng sinh thái khác nhau, giống có thể biểu hiện đặc 5 điểm không giống nhau, vì vậy cần nghiên cứu để đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của các giống trước khi đưa ra sản xuất đại trà. 1.2. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 1.2.1. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa trên thế giới 1.2.1.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ, xuất khẩu gạo trên thế giới Lúa là một trong ba cây lương thực chủ yếu của nhiều quốc gia trên thế giới: lúa mì, lúa nước và ngô. Nó đã đóng góp vai trò quan trọng trong nền sản xuất nông nghiệp. Theo thống kê thì hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 quốc gia trồng và sản xuất lúa gạo trong đó tập trung nhiều ở các nước Châu Á, 85% sản lượng lúa trên thế giới phụ thuộc vào 8 nước ở Châu Á là Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc, Ấn Độ, Idonexia, Banglades, Myamar, Nhật Bản. Mặc dù năng suất lúa của ở các nước châu Á còn thấp nhưng do diện tích sản xuất lớn nên châu Á vẫn là nguồn đóng góp rất quan trọng cho sản lượng lúa trên thế giới. Như vậy có thể nói châu Á là vựa lúa quan trọng nhất thế giới. Trong vài thập kỉ gần đây, tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới đã có sự chuyển biến rõ rệt. So với những năm 70 diện tích trồng lúa là 134,390 triệu ha, sản lượng đạt 308,767 triệu tấn thì đến năm 1992 diện tích trồng lúa trên 148 triệu ha chiếm hơn 10% diện tích canh tác toàn thế giới, cho sản lượng 520 triệu tấn. Từ năm 2010 trở đi diện tích trồng lúa trên thế giới có nhiều biến động có xu hướng tăng dần từ 2010-2013 và giảm dần từ 2014-2016 (Nguồn FAOSTAT, 2017). Theo Tổ chức Lương nông Quốc tế FAO sản lượng lúa thế giới trong giai đoạn từ năm 2010-2013 xu hướng tăng dần nhưng chậm. Không những chỉ tăng về diện tích (năm 2010 diện tích lúa 161,6 triệu ha, năm 2013 diện tích lúa 164,5 triệu ha) mà còn tăng về năng suất (năm 2010 năng suất đạt 43,36 tạ/ha, năm 2013 năng suất đạt 45,1 tạ/ha), từ đó dẫn đến tổng sản lượng tăng lên năm 2010 là 701,1 triệu tấn, đến năm 2013 tổng sản lượng đã tăng lên đến 741,9 triệu tấn. Sản lượng lúa từ năm 2014 đến năm 2016 có xu hướng giảm dần: Do diện tích sản xuất lúa giảm năm 2014 là 162,9 triệu ha đến năm 2016 là 159,8 triệu ha; Dù năng suất có tăng từ năm 2014 đạt 45,6 tạ/ha đến năm 2016 đạt 46,4 tạ/ha nhưng sản lượng lúa vẫn giảm (năm 2014 đạt 742,4 triệu tấn đến năm 2016 còn 740,9 triệu tấn). 6 Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên trên thế giới giai đoạn 2010-2016 Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (triệu tấn) 2010 161,7 43,3 701,1 2011 162,7 44,6 726,4 2012 162,2 45,4 736,2 2013 164,5 45,1 741,9 2014 162,9 45,6 742,4 2015 160,7 46,0 740,1 2016 159,8 46,4 740,9 (Nguồn: FAOSTAT-2017) Trong số các nước sản xuất lúa gạo lớn trên thế giới thì hiện nay Ấn Độ đang là nước dẫn đầu về diện tích trồng lúa với 43,4 triệu ha trồng lúa, chiếm 26,2% tổng diện tích trồng lúa trên thế giới. Trung Quốc với diện tích là 30,6 triệu ha chiếm 18,2%. Về năng suất và sản lượng lúa, Trung Quốc là nước có năng suất và sản lượng lúa cao nhất đạt 67,5 tạ/ha và 206,5 triệu tấn chiếm 27,3% tổng sản lượng lúa gạo trên thế giới. Việt Nam với năng suất 55,8 tạ/ha, cao hơn khá nhiều so với năng suất trung bình toàn thế giới. Ấn Độ là nước có năng suất lúa thấp nhất trong số các nước này với năng suất lúa trung bình năm 2016 chỉ đạt 36,2 tạ/ha và thấp hơn so với năng suất trung bình toàn thế giới. Tuy nhiên Ấn Độ là nước có sản lượng lúa gạo đứng thứ 2 toàn thế giới với sản lượng lúa gạo năm 2014 đạt 157,2 triệu tấn chiếm 21,4% tổng sản lượng lúa gạo toàn thế giới. Bảng 1.2: Tình hình sản xuất lúa gạo của 5 nước sản xuất lúa gạo lớn nhất trên thế giới năm 2016 Nước Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lượng (triệu tấn) Thế giới 159,8 46,3 740,9 Trung Quốc 30,6 67,5 206,5 Ấn Độ 43,4 36,2 157,2 Indonesia 13,8 51,4 70,9 Bangladesh 11,8 44,2 52,2 Việt Nam 7,8 55,8 43,4 (Nguồn: FAO STAT-2017) 7 Năm 2015 sản lượng lúa của thế giới thấp hơn 2014 do mùa mưa đến muộn ở vùng Nam Á và vài nơi khác, với sản lượng 740,1 triệu tấn lúa (hay 496,6 triệu tấn gạo), được trồng trên 160,7 triệu ha. Năng suất lúa trung bình là 46 tấn/ha. Nguyên nhân chính là do khí hậu gió mùa bất thường làm sản xuất lúa tại Ấn Độ giảm 3% và cũng ảnh hưởng đến một số nước khác, như Indonesia, Campuchia, Nepal, Pakistan, Philippines, Sri Lanka, Bắc Triều Tiên và Thái Lan. Trong khi đó, khí hậu tương đối thuận lợi tại các nước: Trung Quốc, Indonesia, Myanmar, Malaysia, Nam Hàn, Nigeria và Việt Nam. Vùng Phi Châu sản xuất tăng nhưng không bắt kịp mức tiêu thụ. Năm 2014, vùng Bắc Phi (Ai Cập) và Tây Phi bị ảnh hưởng khí hậu bất thường, trong khi miền Đông và Nam Phi Châu (Madagascar và Tanzania) được mùa. Vùng Nam Mỹ và Caribbean sản xuất tăng khoảng 1% do một số nước được mùa, như Argentina, Brazil, Cuba, Guyana và Paraguay; trong khi khí hậu không thuận hòa tại Colombia, Ecuador và Venezuela. Tại Hoa Kỳ, sản xuất lúa được phục hồi 16% so với 2013. Châu Âu sản xuất lúa gạo tăng 2,8% đến 4,1 triệu tấn lúa, phần lớn do phục hồi sản xuất tại Liên Bang Nga. Sản xuất lúa tại Úc Châu giảm 28% so với 2013, do hạn hán và thiếu nước trồng (FAO, 2016). Các nhà chọn giống tiên đoán trong vòng 10 năm tới, năng suất lúa thế giới tiếp tục tăng bình quân trên 0,7 % hằng năm, trong đó 70% tăng trưởng về sản lượng lúa thế giới sẽ từ Ấn Độ (37%), Indonesia, Việt Nam, Thái Lan, Myanmar và Nigeria. Trong khi mức tiêu thụ gạo cũng tăng bình quân 0,7%. Tuy nhiên do tốc độ tăng dân số nhanh hơn nên hàng năm mức tiêu thụ gạo bình quân đầu người sẽ giảm khoảng 0,4% mỗi năm. Ấn Độ và Trung Quốc vẫn sẽ là nước tiêu thụ gạo nhiều nhất và ước khoảng 50% lượng gạo tiêu thụ toàn thế giới. Giá gạo thế giới sẽ tăng bình quân 0,3% mỗi năm và lượng gạo lưu thông trên thị trường thế giới cũng gia tăng trung bình 1,8%/năm. Khoảng năm 2016, lượng gạo trao đổi toàn cầu sẽ đạt 33,4 triệu tấn. Cùng với tăng năng suất và giảm mức tiêu thụ trên đầu người, Ấn Độ và Thái Lan sẽ là nước xuất khẩu gạo nhiều nhất thế giới. Gạo xuất khẩu từ Pakistan sẽ giảm, trong khi Việt Nam sẽ ổn định vì mức tiêu thụ trong nước tăng nhanh hơn mức sản xuất (Nguyễn Ngọc Đệ, 2009).[9] 8 Dân số thế giới hiện nay, trung bình tăng thêm 1 tỷ người sau 14 năm. Diện tích cây trồng trên đầu người: 0,45 ha/năm (1966); 0,25 ha/năm (1998), và dự đoán còn 0,15 ha vào năm 2050. Mức độ gia tăng năng suất thấp: tăng 2,1%/năm trong thập niên 1980, và 1,0% trong thập niên 1990. Thách thức đặt ra cho nhân loại là diện tích nông nghiệp giảm (1,5 tỷ ha) vào năm 2050, nước tưới cho nông nghiệp giảm, nhưng phải tăng sản lượng lương thực gấp đôi (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lang, 2013).[4] Chính vì vậy, vấn đề đặt ra hiện nay đối với ngành sản xuất lúa gạo nói chung cũng như các nhà nghiên cứu nói riêng phải nâng cao hơn nữa năng suất, sản lượng đảm bảo an ninh lương thực. 1.2.1.2. Tình hình nghiên cứu giống lúa trên thế giới Trên thế giới người ta quan tâm đến việc bảo tồn nguồn gen nói chung, và nguồn gen cây lúa nói riêng từ những thập kỷ trước đây. Ngay từ những năm 1924 Viện nghiên cứu cây trồng Liên Xô (cũ) đã được thành lập, nhiệm vụ chính là thu nhập và đánh giá bảo tồn nguồn gen cây trồng. Tổ chức Lương thực và nông nghiệp Thế giới (FAO) đã tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đề ra phương hướng thúc đẩy việc xây dựng ngân hàng gen phục vụ cho việc giữ gìn tài nguyên thiên nhiên nhằm phục vụ lợi ích lâu dài của nhân loại. Trong vùng nhiệt đới và á nhiệt đới đã hình thành nhiều tổ chức quốc tế, đảm nhận việc thu thập tập đoàn giống trên thế giới đồng thời cung cấp nguồn gen để cải tạo giống lúa trồng (Trần Đình Long, 1992) [17]. Nhiều nước ở châu Á có diện tích trồng lúa lớn, có kỹ thuật thâm canh tiên tiến và có kinh nghiệm dân gian phong phú, có đến 85% sản lượng lúa trên Thế giới tập trung chủ yếu ở 8 nước châu Á, đó là: Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, Bangladesh, Thái Lan, Việt Nam, Myanma và Nhật bản (Nguyễn Thị Lẫm và cs 1999) [15]. Theo báo cáo của B.Mishra và CS tại Hội thảo Quốc tế lần thứ 4 về lúa lai tại Hà Nội (Báo Nông Nghiệp Việt Nam, 2008) [2], năm 2001 Ấn Độ đã đưa vào sản xuất 16 giống lúa lai, trong đó có 6 giống chủ lực có năng suất cao và chất lượng tốt là KRH- 2; PHB- 71; Sahyadri; PA6201; NSD- 2 và giống DRRH- 1. Một số giống được chọn tạo theo hướng lúa lai thơm chất lượng cao được phổ biến khá rộng vào 9 sản xuất, điển hình là: Pusa RH- 10 không những có chất lượng tốt và năng suất cao hơn 40% so với giống Basmati- 1. Diện tích gieo cấy lúa lai ở Ấn Độ được tăng thêm 200.000 ha mỗi năm. Công tác Nghiên cứu lúa lai ở Ấn Độ đã được thực hiện khá sớm, các nhà chọn giống rất chú trọng đến việc cải tiến dòng bố mẹ bằng cách sử dụng nguồn gen giữa các loài phụ. Đã tạo được nhiều tổ hợp lai tốt trên cơ sở lai giữa Indica với Tropical Japonica, những tổ hợp này cho năng suất cao hơn từ 510% so với con lai giữa Indica và Japonica. Sản xuất hạt lai F1 cũng được chú trọng. Những nỗ lực trong công tác chuyển giao tiến bộ kỹ thuật được chú trọng đúng mức thông qua việc xây dựng các mô hình trình diễn và các chương trình huấn luyện nông dân. Nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Philippin được bắt đầu từ năm 1989, nhưng đến năm 1998 chương trình lúa lai mới chính thức được triển khai đồng bộ. Năng suất lúa lai ở Philippin cao hơn lúa thuần từ 13- 15%. Công tác nghiên cứu và phát triển lúa lai được tập trung vào việc giải quyết các mục tiêu đó là: Phát triển lúa lai F1 có năng suất cao hơn lúa thường tối thiểu là 15%. Phát triển những tiến bộ kỹ thuật về sản xuất hạt giống và sản xuất lúa lai thương phẩm đạt hiệu quả kinh tế cao (Lin SC, 2001) [32]. Qua quá trình phát triển công tác nghiên cứu lúa lai ở Philippin đã thu được kết quả đó là: Nghiên cứu và phát triển các dòng CMS: Đã xác định được 2 dòng CMS tốt nhất là IR58025A và IR62829A có độ bất dục ổn định và khả năng thích ứng cao với các điều kiện sinh thái. Philippin cũng đã cho nhập nội các dòng CMS kiểu Dian, STB và ZTB cho lai thử chúng với các giống lúa địa phương có năng suất cao nhằm tìm ra các dòng duy trì bất dục mới phù hợp với điều kiện của Philippin. Đồng thời chuyển đặc điểm bất dục vào các dòng Indica hạt dài. Trong quá trình thực hiện các nhà khoa học đã phát hiện ra sự khác nhau giữa các dòng CMS dựa vào đặc tính của các dòng, dòng duy trì và dòng phục hồi, đồng thời còn tạo ra các dòng CMS có nguồn gốc tế bào chất đa dạng hơn, nhằm hạn chế những rủi ro do hiện tượng đồng tế bào chất gây nên [Lin SC, 2001).[32] Malaysia bắt đầu từ năm 1984 và được khởi đầu bằng việc so sánh các tổ hợp lúa lai của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế. Kết quả nghiên cứu đã xác định được 10 một số tổ hợp có năng suất cao hơn giống đối chứng đó là: IR58025A/IR54791-192-3R đạt năng suất 4,86 tấn/ha và cao hơn giống MR84 là 56,8%; tổ hợp IR62829A/IR64R có năng suất cao hơn RM84 26,1%. Các nhà khoa học Malaysia đã chọn được một số dòng CMS thích hợp trong điều kiện sinh thái của địa phương như: MH805A; MH813A; MH821A. Kết quả đánh giá khả năng thích ứng của các dòng CMS nhập nội từ nhiều nước khác nhau cho thấy: các dòng CMS kiểu “WA” không thích hợp cho vùng xích đạo. Trên cơ sở những nghiên cứu này Malaysia cho rằng cần phải chọn tạo các dòng CMS mới từ nguồn gen lúa hoang dại khác có mặt tại Malaysia. Hiện nay Malaysia đã xác định được 131 dòng phục hồi để sử dụng trong nghiên cứu và phát triển lúa lai hệ “ba dòng”. Mục tiêu chọn tạo giống lúa lai của Malaysia là cải tạo chất lượng của các dòng bố mẹ để con lai F1 cho ưu thế lai cao về năng suất, hạt dài, gạo trong, thích ứng rộng với các điều kiện sinh thái khác nhau và có khả năng chống chịu tốt với sâu bệnh và các điều kiện ngoại cảnh bất thuận. Tuy nhiên, những khó khăn cơ bản của công tác nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Malaysia là các dòng CMS có độ ổn định bất dục hạt phấn kém, thiếu các nguồn CMS mới, khả năng tạo ra các tổ hợp do lai xa còn thấp. Hơn nữa tập quán sản xuất lúa của nông dân là gieo thẳng, vì vậy lượng hạt giống cần trên ha nhiều hơn so với cấy từ 2- 3 lần, đây cũng là khó khăn không nhỏ ảnh hưởng đến quá trình phát triển lúa lai ở Malaysia (IRRI, 2002[28], Kwan Chai A.G (1972 [26], Major Research in Upland Rice, 1975 [29] ) Ở Mỹ, năm 1926, J.W Jones đã bắt đầu nêu vấn đề ưu thế lai của lúa khi khảo sát lúa ở Đài Loan. Có 2 người tham gia vào đề xuất vấn đề sản xuất lúa lai thương phẩm là Stansent và Craiglules. Các chuyên gia nông nghiệp Đài Loan cho biết đã nghiên cứu phát triển thành công các giống lúa mới giàu dinh dưỡng. Các giống này không phải là biến đổi gen sẵn có nhiều màu sắc khác nhau như đen, đỏ và vàng mà màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng dinh dưỡng như Beta-carotene và anthocyanins - một chất chống ôxy hoá. Đây là kết quả nghiên cứu gần 9 năm thí nghiệm để kết luận đột biến trên cây lúa với việc sử dụng các tác nhân hoá học. Như trên ta thấy, để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con người các nhà chọn tạo giống không những chọn tạo ra được những giống lúa có năng suất cao mà còn 11 chọn tạo ra những giống có chất lượng cao, hàm lượng dinh dưỡng lớn. Đây cũng là một giải pháp để giảm áp lực cho y học. Vì vậy, một số viện nghiên cứu quốc tế đang tập trung vào giống lúa mới “gạo vàng 2” để chống lại nguy cơ bệnh mù do thiếu vitamin A đang tăng lên trên thế giới. So với giống "gạo vàng" phát triển vào năm 2000, “gạo vàng 2” này có hàm lượng tiền vitamin A (tức beta- carotene) cao gấp 23 lần (Yinong Yang and Lizhong Xiong, 2003) [33]. 1.2.2. Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa ở trong nước 1.2.2.1. Tình hình sản xuất và tiệu thụ lúa gạo ở Việt Nam Việt Nam nằm trong khu vực Đông Nam Á, có khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm, đặc biệt là lượng bức xạ mặt trời cao. Cây lúa có thể sinh sống và thích nghi trong nhiều điều kiện khác nhau: lúa rẫy, lúa nước trời, lúa nước sâu, lúa nổi; với nhiều điều kiện đất đai nhau như phèn, mặn, phù sa, thành phần cơ giới từ sét nặng đến cát pha; chịu được nóng, lạnh, khô hạn ở các vĩ độ, cao độ vô cùng thay đổi mà không phải loài cây lương thực nào cũng có những tính trạng vô cùng đa dạng như vậy. Do vậy, lúa là cây lương thực quan trọng nhất của Việt Nam, hàng năm cây lúa cung cấp 85-87% tổng sản lượng lương thực trong nước tuy rằng diện tích tự nhiên của Việt Nam chỉ đạt 33,1 triệu ha trong đó đất sử dụng cho nông ngiệp là 7,4 triệu ha chiếm 22% diện tích tự nhiên. Cách mạng xanh được thực hiện trên thế giới từ giữa những năm 1960. Việt Nam là một trong những nước tiên phong của phong trào này. Năm 2000, diện tích lúa được tưới chiếm 65% và đạt 85% hiện nay; đó là tiền đề quan trọng cho sự gia tăng năng suất lúa. Từ 1962 đến 1988, Việt Nam phải nhập khẩu gạo từ Trung Quốc, Thái Lan, Hoa Kỳ,… Ở miền Nam có 800.000 ha ruộng bỏ hoang vì chiến tranh. Số lượng gạo nhập khẩu cao nhất là 1,26 triệu tấn trong năm 1970. Việt Nam trở thành nước xuất khẩu gạo đứng hàng thứ hai trên thế giới trong nhiều năm gần đây, với sản lượng xoay quanh con số 4 triệu tấn/năm (gấp 3 lần so với năm xuất khẩu cao nhất trong quá khứ), và năm 2009 đạt kỷ lục xuất khẩu 6,1 triệu tấn). Trong 08 năm (2002 - 2010), năng suất lúa của nước ta tăng khoảng 0,98 tấn/ha, đứng thứ 12 trên thế giới và là một trong những nước trên có khả năng cải thiện năng suất lúa gạo của thế giới. Năng suất lúa của Việt Nam trong khu vực nhờ