Tài liệu Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển, năng suất của một số dòng, giống lúa cạn nhập nội tại phú thọ

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG MAI THẢO NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÕNG, GIỐNG LÚA CẠN NHẬP NỘI TẠI PHÖ THỌ LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT Thái Nguyên, tháng 9/2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG MAI THẢO NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÕNG, GIỐNG LÖA CẠN NHẬP NỘI TẠI PHÖ THỌ Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số: 60.62.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên 2. TS. Nguyễn Văn Toàn Viện Khoa học Kỹ thuật NLN Miền núi phía Bắc Thái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN Nguyên, tháng 9/2011 http://www.lrc-tnu.edu.vn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN VĂN 1. Bài báo khoa học: Hoàng Mai Thảo, Nguyễn Hữu Hồng, Nguyễn Văn Toàn. Kết quả đánh giá khả năng chịu hạn của một số dòng (giống) lúa cạn nhập nội tại Phú Thọ. Tạp chí Khoa học công nghệ Trường Đại học Hùng Vương. Số 2 (19)-2011.tr 28-30. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn Công trình này được hoàn thành tại TRƯỜNG ĐH NÔNG LÂM THÁI NGUYÊN- ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Người hướng dẫn hoa học: 1. PGS.TS. Nguyễn Hữu Hồng Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên 2. TS. Nguyễn Văn Toàn Viện Khoa học Kỹ thuật NLN Miền núi phía Bắc Phản biện 1:…………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn họp tại:…………………………. vào hồi…giờ….ngày….tháng… năm Có thể tìm hiểu luận văn tại trung tâm học liệu Đại học Thái Nguyên Và thư viện Trường/Khoa……………………………………………. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG MAI THẢO NGHIÊN CỨU SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT CỦA MỘT SỐ DÕNG, GIỐNG LÖA CẠN NHẬP NỘI TẠI PHÖ THỌ Chuyên ngành: TRỒNG TRỌT Mã số: 60.62.01 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH TRỒNG TRỌT Thái Nguyên, tháng 9/2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Hiện nay, biến đổi khí hậu đang trở thành mối quan tâm chung của tất cả các nƣớc trên thế giới. Biến đổi khí hậu là nguyên nhân làm tăng các hiện tƣợng thời tiết nguy hiểm, làm thay đổi tần suất và cƣờng độ các hiện tƣợng thời tiết bất thuận nhƣ: bão, mƣa lớn, hạn hán…Các hiện tƣợng này xuất hiện bất thƣờng và tăng trong thập kỷ qua. Theo Tổ chức Khí tƣợng thế giới, châu Á là khu vực bị thiên tai nặng nề nhất trong vòng 50 năm tới, mà Việt Nam là một trong 5 quốc gia bị ảnh hƣởng nặng nề nhất, trong đó thiệt hại về tài sản do hạn hán gây ra đứng thứ ba sau lũ và bão. Hạn hán có năm làm giảm 20 30% năng suất cây trồng, giảm sản lƣợng lƣơng thực, ảnh hƣởng nghiêm trọng tới chăn nuôi và sinh hoạt của ngƣời dân [21]. Việc chống hạn thƣờng gặp nhiều khó khăn do thiếu nguồn nƣớc, các hồ chứa nƣớc thƣợng nguồn cũng bị cạn kiệt. Hạn hán kéo dài sẽ dẫn đến nguy cơ hoang mạc hoá ở một số vùng, đặc biệt là vùng Nam Trung Bộ, vùng cát ven biển miền Trung và vùng đất dốc thuộc Trung du, miền núi phía Bắc. Việt Nam có khoảng 4,36 triệu ha đất trồng lúa nƣớc, trong đó có 2,1 triệu ha đất lúa canh tác nhờ nƣớc trời và đất thiếu nƣớc tƣới, phân bố chủ yếu ở miền núi: Tây Nguyên, một số vùng khó khăn của Đồng bằng, Trung du, miền núi phía Bắc. Năng suất lúa canh tác nhờ nƣớc trời thấp chỉ đạt khoảng trên 10 tạ/ha, vùng tƣới tiêu không chủ động năng suất có cao hơn nhƣng cũng chỉ đạt khoảng 30 tạ/ha [10]. Việc chọn tạo và đƣa vào sử dụng các giống lúa có khả năng thích ứng, cho năng suất ổn định trong điều kiện hạn là một giải pháp tiết kiệm và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc. Các giống lúa chịu hạn không chỉ cần thiết với vùng miền núi khô hạn, canh tác nhờ nƣớc trời mà cả đối với những Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 1 http://www.lrc-tnu.edu.vn vùng trồng lúa khác, bởi tình trạng thiếu nƣớc có thể xảy ra ở các vùng trồng lúa trong một vài giai đoạn sinh trƣởng của cây lúa. Nhƣ vậy chọn tạo và sử dụng các giống lúa chịu hạn là một giải pháp cần thiết. Tuy nhiên bộ giống lúa cạn hiện nay đang sử dụng trong sản xuất còn chƣa thực sự phong phú, chủ yếu là các giống bản địa cho năng suất rất thấp và một số ít nguồn giống nhập nội. Để tìm ra những giống lúa cạn phù hợp với sinh thái và điều kiện sản xuất của tỉnh Phú Thọ và các tỉnh Trung du, miền núi khác, chúng tôi tiến hành: “Nghiên cứu sinh trưởng, phát triển, năng suất của một số dòng, giống lúa cạn nhập nội tại Phú Thọ”. 2. Mục tiêu của đề tài Xác định đƣợc các dòng, giống lúa cạn có khả năng sinh trƣởng, phát triển tốt, cho năng suất cao và có khả năng chịu hạn tốt trong điều kiện gieo trồng tại Phú Thọ. 3. Yêu cầu của đề tài - Khảo sát sinh trƣởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của tập đoàn lúa cạn. - Nghiên cứu, đánh giá sinh trƣởng, phát triển, năng suất và khả năng chống chịu của các dòng, giống lúa cạn triển vọng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 2 http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài Hầu hết các quá trình sinh lý trong cây nhƣ sinh trƣởng phát triển và quá trình hình thành năng suất đều chịu ảnh hƣởng sâu sắc của sự thiếu hụt nƣớc trong đất và trong cây. Tuy nhiên, phản ứng của các giống cây trồng khác nhau đối với hạn không giống nhau. Trong cùng một điều kiện hạn nhƣ nhau nhƣng một số giống vẫn sinh trƣởng bình thƣờng hoặc chỉ giảm một phần năng suất, nhƣng cũng có những giống thì giảm mạnh, thậm chí có giống còn không cho thu hoạch. Nhƣ vậy là các giống khác nhau đã có những đặc trƣng chống chịu khác nhau và do đó các giống cũng có cơ chế chịu hạn khác nhau. Chính vì vậy khâu giống là một khâu rất quan trọng trong sản xuất trồng trọt. Mỗi vùng, mỗi thời vụ, điều kiện khí hậu thổ nhƣỡng cần có những giống phù hợp với điều kiện đó. Để đánh giá và chọn tạo lúa cạn cần nắm rõ khái niệm về lúa cạn và đặc điểm chịu hạn ở cây lúa 1.1.1 Khái niệm về lúa cạn Theo nghiên cứu của các tác giả trên thế giới và Việt Nam đều cho rằng nguồn gốc lúa cạn là do từ lúa nƣớc, trong quá trình sống của mình đã chuyển từ dƣới nƣớc lên cạn do yêu cầu của con ngƣời. Tuy lúa là cây trồng thích ứng rộng nhƣng ở mỗi vùng sinh thái khác nhau thì năng suất cũng khác biệt do khả năng cung cấp nƣớc, dinh dƣỡng,… khác nhau. Lúa cạn sống ở những nơi khó khăn, không có nguồn nƣớc tƣới, hoàn toàn dựa vào nƣớc trời trên những chân đất nƣơng, bãi, ruộng bậc thang hoặc những mặt bằng với độ dốc khác nhau từ 0 đến 400 [8]. Tác giả Bùi Huy Đáp (1978) định nghĩa: “Lúa cạn là loại lúa gieo trồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 3 http://www.lrc-tnu.edu.vn trên đất cao, nhƣ là các loại hoa màu trồng cạn khác, không tích nƣớc trong ruộng và hầu nhƣ không bao giờ đƣợc tƣới thêm. Nƣớc cho lúa chủ yếu do nƣớc mƣa cung cấp và đƣợc giữ lại trong đất” [4]. Theo Nguyễn Thị Lẫm (2003), thì lúa cạn đƣợc chia thành hai loại: Lúa cạn cổ truyền: đƣợc nông dân Tây Bắc, Việt Bắc,… canh tác lâu đời trên nƣơng rẫy theo dạng định canh hoặc du canh. Năng suất lúa canh tác theo hình thức này không ổn định, giảm theo độ phì đất. Lúa không chủ động nƣớc hoặc sống nhờ nƣớc trời: loại này đƣợc phân bố trên nƣơng bằng, chân đồi, soi bãi có độ dốc nhỏ hơn 5 0, có đắp bờ hoặc không đắp bờ, hoặc trên ruộng bậc thang đã đƣợc gia cố, nhƣng cũng dễ bị mất nƣớc sau khi mƣa một thời gian ngắn. Những giống lúa cạn gieo trên chân ruộng này là những giống lúa cạn mới lai tạo, có khả năng chịu hạn trong những giai đoạn nhất định, hiệu suất sử dụng nƣớc cao. Những giống lúa cạn khác với lúa nƣớc ở khả năng lấy nƣớc một cách tích cực trong điều kiện thiếu nƣớc nhờ những đặc điểm quý nhƣ bộ rễ phát triển mạnh, rễ to mập, ăn sâu, phần vỏ rễ dầy,… Những giống lúa cạn là những giống khi bị hạn ở một số giai đoạn sinh trƣởng nhất định không làm ảnh hƣởng nhiều đến năng suất và khi gặp khô hạn trong quá trình sinh sống thì mức độ giảm năng suất ít hơn nhiều so với những giống lúa nƣớc cũng ở điều kiện đó. Còn khi gặp đìều kiện có nƣớc, đƣợc thâm canh đầy đủ thì năng suất khá hơn [8]. 1.1.2 Đặc tính chống chịu hạn ở cây lúa Sự thể hiện tính chống chịu khô hạn đƣợc quan sát thông qua những tính trạng cụ thể nhƣ hình thái rễ, lá, chồi thân, phản ứng co nguyên sinh, bao phấn, quá trình trỗ bông, v.v… Những tính trạng nhƣ vậy gọi là tính trạng thành phần. Khả năng chống chịu hạn thể hiện ở tất cả các đặc tính về khả năng hút nƣớc, giữ nƣớc và sử dụng nƣớc tiết kiệm [23]: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 4 http://www.lrc-tnu.edu.vn - Khả năng làm giảm sự bốc thoát hơi nƣớc thông qua hoạt động sinh lý gồm khả năng điều chỉnh đóng mở khí khổng thông qua độ cuốn của lá, làm giảm diện tích lá, có lông che phủ hoặc lớp cutin dày tạo hàng rào ngăn cản sự mất nƣớc qua khí khổng.. - Khả năng duy trì sự cung cấp nƣớc thông qua bộ rễ phát triển, ăn sâu, mật độ rễ cao; có khả năng giảm thế thẩm thấu bằng tích luỹ chất vô cơ, hữu cơ. - Có khả năng duy trì tính nguyên vẹn về cấu trúc và chức năng sinh lý của tế bào và các cơ quan tử, đảm bảo độ nhớt và tính đàn hồi của chất nguyên sinh. Ngoài ra khả chịu hạn còn thông qua thời gian sinh trƣởng ngắn giúp cây có thể né tránh đƣợc hạn cuối vụ, hoặc đầu vụ. Nhƣ vậy khả năng chịu hạn của lúa cạn phụ thuộc vào giống và chịu tác động bởi yếu tố ngoại cảnh nhƣ khí hậu, đất đai. Việc nghiên cứu lựa chọn các giống lúa cạn thích hợp cho từng vùng là một yêu cầu cấp thiết để tăng năng suất lúa cạn. 1.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trong nước và trên thế giới 1.2.1 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn trên thế giới 1.2.1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới Lúa cạn chiếm tỷ trọng không lớn so với diện tích lúa thế giới. Năm 1974 là 22,7 triệu ha. Hiện nay trên toàn thế giới có khoảng 150 triệu ha trồng lúa cung cấp trên 600 triệu tấn thóc mỗi năm, trong đó vùng trồng lúa đƣợc tƣới thƣờng xuyên vào khoảng 79 triệu ha (chiếm 52,7 %), diện tích trồng lúa bị hạn là 54 triệu ha (chiếm 36%), diện tích đất dốc đƣợc tƣới tràn là 11 triệu ha (chiếm 7,33%) và diện tích lúa cạn là 14 triệu ha (chiếm 9,33%) [8]. Diện tích lúa cạn phân bố không đều, tập trung chủ yếu ở Châu Á, Châu Mỹ La Tinh và Châu phi. Năng suất lúa cạn trên thế giới còn thấp, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 5 http://www.lrc-tnu.edu.vn bình quân đạt 1 tấn/ha. Những vùng thuận lợi ở Châu Mỹ Latinh có thể đạt 2,5 tấn/ha [14]. Bảng 1.1 Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới Châu lục trên thế giới Diện tích (nghìn ha) Sản lƣợng (nghìn tấn) 12.000 11.793 Châu Mỹ Latinh 6.725 8.820 Châu Phi 2.000 1.023 Thế giới 25.000 24.803 Châu Á (Trích theo tài liệu số [8]) Trong từng khu vực, diện tích gieo trồng lúa cạn ở các nƣớc cũng khác nhau. Những nƣớc trồng nhiều nhƣ Ấn Độ, Brazil, Indonesia, Bangladesh. Về tỷ lệ diện tích lúa cạn so với lúa nƣớc ở từng quốc gia cũng khác nhau, có nƣớc trồng 100% diện tích lúa cạn nhƣ Liberia, Togo (96%), Venezuela (90%),…[14]. Ở Châu Á khoảng 50% đất trồng lúa là canh tác nhờ nƣớc trời, mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tƣới đã tăng gấp 2 đến 3 lần so với 30 năm trƣớc đây, nhƣng ở vùng canh tác nhờ nƣớc trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi vì những vùng này sử dụng giống lúa cải tiến rất khó khăn do môi trƣờng không đồng nhất và biến động. Một phần bởi vì có rất ít giống lúa chịu hạn [23]. Theo Pandey và Khiêm (2002) lúa cạn ở vùng Đông Nam Á có khoảng 50 triệu ha, với hơn 100 triệu ngƣời sống nhờ vào canh tác lúa cạn. Ở một số tính miền núi thì lúa cạn đóng vai trò chủ đạo trong sản xuất, ví dụ ở vùng miền núi phía Bắc Việt nam, lúa cạn chiếm 46% giá trị sản xuất lƣơng thực (Minot và cs, 2006) [24]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 6 http://www.lrc-tnu.edu.vn Năng suất lúa bị thiệt hại do hạn hán là khá cao ở phía Đông Bắc Thái Lan, phía Đông Ấn Độ, Bangladesh và Indonesia, năng suất giảm ƣớc tính từ 13% -35% (Jongdee và cs. 1997) [26]. Nông dân ở vùng cao phần lớn là ngƣời nghèo, tỷ lệ đó ở Lào chiếm 52%, 59% ở Việt Nam, 68% ở Nepal, 45% ở miền Bắc Ấn Độ, tỷ lệ đói nghèo đến nay đã vƣợt quá mức trung bình của các quốc gia tƣơng ứng. Ngoài ra nghèo đói ở vùng cao thƣờng do mất an ninh lƣơng thực theo mùa và kinh niên (Minot và cs, 2003, Pandey và cs, 2005). Ở vùng sâu, vùng xa ở Lào, Nelpal, Ấn Độ, Việt Nam sản xuất gạo thƣờng không đủ để đáp ứng tiêu dùng trong vùng. Ở Việt nam, nhu cầu về gạo của gần 1/3 hộ gia đình vƣợt quá khả năng sản xuất của địa phƣơng (Pandey và Khiêm, 2001), mặc dù Việt Nam là nƣớc xuất khẩu gạo lớn [22]. Dân số ở vùng cao tăng nhanh gây áp lực lên các nguồn tài nguyên, thời gian bỏ hoang giảm, độ màu mỡ của đất suy giảm, tăng xói mòn và suy thoái môi trƣờng. Năng suất cây trồng giảm dẫn đến sự xâm lấn rừng để canh tác. Quá trình này diễn ra càng làm gia tăng sự nghèo đói và mất an ninh lƣơng thực. Vậy đảm bảo an ninh lƣơng thực cho vùng cao là một giải pháp để bảo vệ các nguồn tài nguyên. Vấn đề đặt ra là phải có bộ giống tốt và có các dịch vụ hỗ trợ nông nghiệp (phân bón, thuốc bảo vệ thực vật, tín dụng,…) để tăng năng suất lúa cạn lên. 1.2.1.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn trên thế giới ● Phương pháp đánh giá tính chịu hạn Theo B.A. Rubin [12] có 4 phƣơng pháp đánh giá chủ yếu đó là: 1- Phƣơng pháp đánh giá ngoài đồng ruộng. Đây là phƣơng pháp đánh giá trực tiếp trong điều kiện tự nhiên, là phƣơng pháp đáng tin cậy nhất nhƣng đòi hỏi nhiều công phu và thời gian dài bởi vì hạn không thƣờng xuyên xảy ra hàng năm. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 7 http://www.lrc-tnu.edu.vn 2- Phƣơng pháp trồng trong nhà hạn do L.X Livinov (1933) đề xuất, tạo nên khu vực hạn bằng cách đào 1 mƣơng sâu 80cm, sau đó đặt lên một khung gỗ để khi có mƣa thì căng lên một tấm bạt không thấm nƣớc. Phƣơng pháp này cồng kềnh và khả năng di động kém nên không phổ biến rộng rãi. 3- Phƣơng pháp gây héo do I.I Tumanov (1929) đề nghị, phƣơng pháp này dựa trên cơ sở của quá trình khủng hoảng nƣớc khi trồng cây trong bình sinh dƣỡng tƣới không đủ nƣớc. Tuy nhiên đây cũng là phƣơng pháp chƣa hoàn chỉnh vì nó đã bỏ qua vai trò của bộ rễ. 4- Phƣơng pháp đánh giá tính chịu nóng trong phòng khô. Đây là phƣơng pháp đánh giá khả năng của chất nguyên sinh trong tế bào chống lại các tác động của nhiệt độ và sự thoát hơi nƣớc trong điều kiện nhiệt độ cao và ẩm độ ngày càng thấp và tốc độ gió gây hạn không khí cao. Tuy nhiên nếu tiến hành đơn độc các phƣơng pháp trên đều có những nhƣợc điểm nhất định, vì vậy Ghenken P.A (1956) đã xây dựng các phƣơng pháp gián tiếp để đánh giá tính chịu hạn và chịu nóng của cây dựa trên cơ sở của mối quan hệ giữa các đặc điểm hình thái với các tính chất sinh lý của chúng. ● Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa chịu hạn Tác giả P.C. Gupta và J.C. O’Toole (1986) [24] đã nêu rõ hƣớng tạo giống lúa cạn là cần thay đổi theo từng vùng sinh thái nhƣng hƣớng chung là: + Năng suất cao và ổn định + Có nhiều dạng hình phong phú + Chiều cao cây từ 110 – 130 cm + Tính thích nghi cao + Khả năng đẻ nhánh khá và chống đổ tốt + Chuyển từ dạng bông to sang dạng nhiều bông + Khi gặp điều kiện thuận lợi vẫn cho năng suất cao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 8 http://www.lrc-tnu.edu.vn + Có bộ rễ khoẻ, dày và ăn sâu + Mọc khoẻ, có khả năng cạnh tranh với cỏ dại + Chín tập trung, tỷ lệ lép thấp + Chịu hạn tốt, chịu đạm trung bình + Chống chịu tốt với bệnh đạo ôn, khô vằn và đốm nâu + Chống chịu rầy nâu và sâu đục thân + Chịu đƣợc loại đất nghèo dinh dƣỡng, thiếu lân, thừa nhôm và chua. Năng suất hạt dƣới điều kiện hạn là tính trạng cơ bản để chọn lọc trong chƣơng trình tạo giống cho môi trƣờng hạn, nhƣng đôi khi những tính trạng gián tiếp cũng rất hữu ích cho chọn lọc. Tính trạng gián tiếp là những đặc điểm của cây trồng liên kết với năng suất dƣới điều kiện bất thuận, chúng cung cấp những thông tin bổ sung cho nhà tạo giống sử dụng khi chọn lọc [23]. Ở Brazil chƣơng trình nghiên cứu lúa cạn tập trung vào các vấn đề khả năng chịu hạn, bệnh hại, vấn đề đất và đã đƣa ra sản xuất một số giống IAC164, IAC165 có năng suất cao chịu hạn tốt, chống chịu đƣợc nhiều loại sâu bệnh gây hại đối với lúa [24]. Chiến lƣợc chọn tạo giống chống chịu khô hạn ở Thái Lan đƣợc xác định nhƣ sau: (1) Xác định những tính trạng thành phần có liên quan đến khả năng chịu hạn, (2) tạo ra các bộ giống đa dạng thích nghi với điều kiện dễ xảy ra hạn, (3) phát triển các lĩnh vực kỹ thuật cho việc sàng lọc giống lúa chịu hạn, (4) phát triển việc lập bản đồ cho xác định các marker phân tử liên quan chặt chẽ đến các gen kiểm soát chịu hạn, (5) hỗ trợ chƣơng trình lựa chọn một điểm đánh dấu [26]. Theo nguồn tin từ Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) cho biết họ đã lai tạo ra giống lúa mới thế hệ đầu tiên có tên là "Aerobic rice" (lúa hảo khí). Aerobic rice có thể sinh trƣởng ở các vùng đất khô nhƣ các giống ngô, thay vì Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 9 http://www.lrc-tnu.edu.vn các cánh đồng ngập nƣớc nhƣ truyền thống. Giống mới này là kết quả lai tạo từ giống lúa cao sản mới với giống lúa truyền thống có khả năng chịu hạn, năng suất thấp. Một số dòng thuộc giống lúa mới này hiện đang đƣợc trồng thử nghiệm tại những khu vực thƣờng bị hạn hán ở miền Nam châu Á. Kể từ khi thành lập (1960) đến nay, các nhà khoa học của IRRI đã tạo ra hơn 40.000 giống lúa mới. Các nghiên cứu của IRRI cho thấy nhiều giống lúa mới không chỉ cho ra năng suất cao trong các điều kiện tốt mà còn có thể cho 2 -3 tấn/ha trong các điều kiện khô hạn. Trong khi đó, các giống phổ thông khác chỉ cho năng suất khoảng 1 tấn/ha. Các giống lúa truyền thống đòi hỏi rất nhiều nƣớc trong suốt thời gian phát triển và sinh sản. Nếu quá khô hạn, cây lúa sẽ giảm sản xuất Gibberllin, một hooccmôn kích thích ra hoa và sẽ làm giảm năng suất của lúa. Do đó, nhằm giúp cây lúa chống chịu đƣợc hạn hán, các nhà khoa học ở IRRI đã sử dụng phƣơng pháp gọi là "cô lập biến dạng" (detection mutants) để loại bỏ các gen dẫn đến giảm năng suất cây lúa [18]. Các nhà khoa học đã nghiên cứu và đƣa ra một số tính trạng gián tiếp để giúp nhận biết kiểu gen chịu hạn nhƣ ngày ra hoa/chín (phụ thuộc vào khoảng thời gian hạn, nhƣng có hệ số di truyền cao đến 0,9), tỷ lệ đậu hạt (tƣơng quan chặt với năng suất khi hạn xảy ra tại thời gian ra hoa và có hệ số di truyền trung bình 0,6), độ tàn lá (không có tƣơng quan hoặc tƣơng quan không chặt với năng suất, hệ số di truyền trung bình 0,7), nhiệt độ tán lá (không có tƣơng quan hoặc tƣơng quan chặt với năng suất nếu hạn tối đa xảy ra gần thời điểm ra hoa, hệ số di truyền trung bình 0,7) [23]. ● Nghiên cứu về di truyền tính chịu hạn Trong những năm gần đây, với sự phát triển không ngừng của công nghệ sinh học cùng với sự ra đời của các chỉ thị phân tử đặc biệt là ở lúa, các nhà khoa học đã thiết lập đƣợc một số bản đồ phân tử cho các tính trạng số lƣợng nhƣ chịu hạn, chịu úng, chịu phèn. Đối với đặc tính chống chịu hạn bằng sử Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 10 http://www.lrc-tnu.edu.vn dụng chỉ thị phân tử nhƣ SSR, AFLP, RFLP, SNP... các QTL kháng hạn đã đƣợc định vị ở nhiều loại cây trồng khác nhau cũng nhƣ cây lúa. Hệ thống rễ phát triển tốt là một tính trạng vô cùng quan trọng giúp cây trồng chống chịu khô hạn. Ngƣời ta đã sử dụng quần thể đơn bội kép của cặp lai IR64 x Azucena tại IRRI. Sau đó Shen và cs. (1999) đã phát triển quần thể gần nhƣ đẳng gen của IR64 đƣợc du nhập với những QTL chủ lực. Các tác giả đã ghi nhận bốn đoạn trên nhiễm sắc thể số 1, 2, 7 và 9 là nơi định vị các QTL chủ lực trong phân tích chọn lọc từng QTL mục tiêu [25]. Thành tựu của công nghệ sinh học trong việc thực hiện xây dựng bản đồ di truyền phân tử cho phép chúng ta xem xét những tính trạng di truyền phức tạp nhƣ tính chống chịu khô hạn và năng suất (Zhang và cs., 1999). Tại Đại học kỹ thuật Texas, nhóm tác giả này đã thực hiện bản đồ di truyền QTL đối với 2 tính trạng quan trọng liên quan đến sự kiện chống chịu khô hạn, đó là khả năng điều tiết áp suất thẩm thấu và những tính trạng hình thái của rễ lúa [30]. Yinong Yang và Lizhong Xiang (2003) công bố gen MAPK5 (Mitogenactivated protein kinase 5) có vai trò tăng cƣờng sức chống chịu của cây lúa với các khủng hoảng môi trƣờng trong đó có hạn [29]. Đặc biệt, Wang và cs. (2007) đã so sánh sự thể hiện gen giữa giống lúa nƣớc và giống lúa cạn trong điều kiện bị stress do khô hạn, sử dụng phƣơng tiện cDNA microarray. Giống lúa cạn IRAT109, Haogelao, Han 297 và giống lúa nƣớc Zhongzuo 93, Yuefu, Nipponbare đã đƣợc sử dụng. Sau khi đọc chuỗi trình tự DNA, có 64 unique ESTs thể hiện ở mức độ cao ở giống lúa cạn và 79 ở giống lúa nƣớc. Tác giả dự đoán sự thể hiện của các gen mục tiêu ở mức độ cao trong lúa cạn có thể cải tiến đƣợc khả năng chống chịu stress do khô hạn trong lúa nƣớc và những loài cây trồng có liên quan gần về huyết thống [28]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 11 http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.2 Tình hình sản xuất và nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam 1.2.2.1 Tình hình sản xuất lúa cạn ở Việt Nam Mặc dù năng suất thấp nhƣng cây lúa cạn vẫn đƣợc nông dân duy trì vì cây lúa cạn vẫn còn quan trọng trong việc đóng góp lƣơng thực tại chỗ cho các vùng sâu, vùng xa. Việc vận chuyển lƣơng thực ở nơi khác đến rất khó khăn, nên ở những vùng này ngƣời nông dân chủ yếu tự cung tự cấp lƣơng thực, thực phẩm. Bên cạnh đó cây lúa cạn có ƣu thế trong việc sử dụng tốt nhất lƣợng nƣớc trời. Theo Vũ Tuyên Hoàng và cs. (1992) [6] thì việc trồng lúa cạn còn nhiều hạn chế do: - Hoàn toàn phụ thuộc vào thiên nhiên: lƣợng mƣa và tần suất mƣa là các yếu tố quyết định cho năng suất của cây lúa do vậy nếu năm nào mƣa thuận gió hoà thì sẽ có năng suất cao, năm nào thời tiết bất lợi sẽ ảnh hƣởng đến năng suất. Các đợt hạn vào giai đoạn sinh trƣởng sinh thực sẽ gây ảnh hƣởng lớn, đặc biệt là vào giai đoạn làm đòng và trỗ. - Giống lúa dài ngày, lẫn tạp nhiều: Tuy có rất nhiều giống nhƣng hầu hết là giống dài ngày, nên chỉ trồng 1vụ trong năm. - Trình độ thâm canh thấp: đa số đồng bào dân tộc không đầu tƣ khi canh tác lúa cạn, đặc biệt đầu tƣ phân bón, phòng trừ cỏ dại, kỹ thuật canh tác đơn giản. - Rất ít sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đặc biệt là thuốc trừ cỏ. Do tình trạng xói mòn rửa trôi nên năng suất cây trồng trên đất dốc thƣờng thấp, không ổn định và giảm nhanh theo thời gian. Theo tính toán của Viện khoa học kỹ thuật nông lâm nghiệp miền núi phía Bắc từ năm 2003 đến năm 2005 thì năng suất lúa nƣơng giảm từ 10 đến 12 %/năm. Lúa nƣơng đóng vai trò rất quan trọng trong việc ổn định lƣơng thực cho đồng bào thiểu số miền núi, đặc biệt là ở các huyện vùng cao, vùng sâu, vùng xa của cả nƣớc. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 12 http://www.lrc-tnu.edu.vn Toàn vùng Trung du, Miền núi phía Bắc có 983.401 ha đất trồng cây hàng năm thì đất nƣơng rẫy chiếm 365.660 ha (37%), trong đó lúa nƣơng chiếm khoảng 28,5% bằng 104.200 ha. Đến nay, việc nghiên cứu chọn tạo và phát triển sản xuất lúa cạn đang là một khoảng trống và ít đƣợc quan tâm. Thực tế, nông dân miền núi vẫn phải gieo các giống lúa địa phƣơng nhƣ Pe Lạnh, Ma Cha trắng, Ma Cha đỏ, Khẩu Lèng, v.v... trong đó nhiều giống tuy có năng suất ổn định nhƣng rất thấp. Theo kết quả điều tra của Viện nghiên cứu thì năng suất lúa nƣơng hiện nay chỉ dao động xung quanh 0,8 đến 1,2 tấn/ha (ở Mù Cang Chải là 0,9 tấn/ha; ở Văn Chấn là 0,9 đến 1,1 tấn/ha; Chợ Đồn đạt xung quanh 1 tấn/ha, Sông Mã đạt 1,2 tấn/ha và Tủa Chùa cũng chỉ đạt khoảng 1,1 tấn/ha). Một số rất ít các giống lúa cạn cải tiến có tiềm năng năng suất cao đã đƣợc đƣa vào sản xuất, song vẫn chƣa vƣợt trội các giống địa phƣơng, đặc biệt về tính chống chịu khô hạn và chất lƣợng nấu nƣớng, nên chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi [20]. 1.2.2.2 Tình hình nghiên cứu lúa cạn ở Việt Nam ● Nghiên cứu về chọn tạo giống lúa cạn Từ năm 1978 chƣơng trình chọn tạo giống lúa mới chịu hạn do Vũ Tuyên Hoàng chủ trì tại Viện cây lƣơng thực thực phẩm cùng phối hợp với một số cơ quan khoa học kỹ thuật khác đã chọn tạo ra một số giống lúa tốt, có thời gian sinh trƣởng ngắn, né tránh đƣợc hạn cuối vụ, chống chịu sâu bệnh khá, đạt năng suất cao trong điều kiện thâm canh đầy đủ nhƣ CH2, CH3, CH113, CH135. Các giống trên có đặc tính tốt nhƣ: vẫn cho thu hoạch cao hơn các giống địa phƣơng trong điều kiện hạn, chịu đƣợc rét, ít bị khô vằn, đạo ôn, bạc lá. CH2 có khả năng chịu phân có thể thâm canh đạt năng suất cao. CH3 ngắn ngày dễ tính, chịu thâm canh trung bình phù hợp với các hộ nông dân nghèo [6]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 13 http://www.lrc-tnu.edu.vn Nguyễn Đức Thạnh (2000), đã đánh giá tập đoàn 208 giống lúa cạn nhập nội và xác định đƣợc 2 giống IR57920-AC-25-2 và IR53236-280 cho năng suất cao hơn 40 tạ/ha, có khả năng chịu hạn tốt, chống chịu sâu bệnh khá [14]. Vào năm 2004, nhóm nghiên cứu của tác giả Vũ Văn Liết đã thu thập đánh giá và chọn lọc bồi dục nguồn vật liệu giống địa phƣơng phục vụ chọn tạo giống lúa cho vùng canh tác nhờ nƣớc trời tại vùng núi Tây Bắc Việt Nam đã lựa chọn đƣợc giống G26 có thể sử dung làm giống cho các vùng khó khăn về nƣớc tƣới [9]. Viện Bảo vệ thực vật đã chọn lọc từ dòng CT7739-2-M-3-3-2 tạo đƣợc giống LC93-1 đƣợc Nhà nƣớc công nhận giống vào năm 2004. Giống LC93-1 có bộ rễ phát triển mạnh, khả năng chịu hạn tốt, năng suất đạt 25-55 tạ/ha, chất lƣợng cơm mềm, dẻo và có phổ thích nghi rộng [19]. Lê Thị Bích Thủy (2004) đã chọn đƣợc ba dòng có triển vọng C71.5.2, C71.5.15 và C71.30.6 có thể tiếp tục đánh giá phát triển thành giống chịu hạn dựa trên kết quả đánh giá khả năng chịu hạn bằng chỉ thị phân tử, gây hạn nhân tạo và hàm lƣợng proline trong điều kiện hạn cũng nhƣ trên kết quả nghiên cứu một số đặc điểm nông sinh học cùng với chỉ tiêu chất lƣợng gạo. Các dòng này có tính chịu hạn hơn hẳn giống C71, thời gian sinh trƣởng ngắn, chiều cao cây thấp, khối lƣợng 1.000 hạt và năng suất khóm cũng nhƣ hàm lƣợng protein đều cao hơn so với giống C71 gốc và bƣớc đầu đề xuất quy trình tạo chọn lúa chịu hạn bằng đột biến bức xạ và chỉ thị phân tử [17]. ● Nghiên cứu về phương pháp đánh giá và di truyền tính chịu hạn Theo Vũ Tuyên Hoàng, Nguyễn Văn Duệ, Huỳnh Yên Nghĩa (1992), hàm lƣợng nƣớc của các giống CH cao hơn đối chứng, đặc biệt là ở giai đoạn trỗ bông và sau trỗ từ 2,3- 4,8%. Cƣờng độ thoát hơi nƣớc của các giống CH từ 697-548mg nƣớc/dm2/h. Đƣờng kính rễ của các giống lúa CH từ 62-65mm, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN 14 http://www.lrc-tnu.edu.vn