Tài liệu Tuyển chọn và nghiên cứu kỹ thuật canh tác giống lúa nếp địa phương chất lượng cao phù hợp với điều kiện vùng núi tây bắc việt nam

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐOÀN THANH QUỲNH TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CANH TÁC GIỐNG LÚA NẾP ĐỊA PHƯƠNG CHẤT LƯỢNG CAO PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VÙNG NÚI TÂY BẮC VIỆT NAM LUẬN ÁN TIẾN SĨ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2017 HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ ĐOÀN THANH QUỲNH TUYỂN CHỌN VÀ NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT CANH TÁC GIỐNG LÚA NẾP ĐỊA PHƯƠNG CHẤT LƯỢNG CAO PHÙ HỢP VỚI ĐIỀU KIỆN VÙNG NÚI TÂY BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành : Khoa học cây trồng Mã số : 9.62.01.10 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Trần Văn Quang PGS.TS. Vũ Thị Thu Hiền HÀ NỘI - 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày… tháng… năm 2017 Tác giả luận án Đoàn Thanh Quỳnh i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc PGS.TS. Trần Văn Quang và PGS.TS. Vũ Thị Thu Hiền đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Di truyền và chọn giống cây trồng, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Ban Giám hiệu, cán bộ, giảng viên và sinh viên Trường Cao đẳng Kinh tế - Kỹ thuật Điện Biên, Trường Cao đẳng Nghề Điện Biên đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án./. Hà Nội, ngày ... tháng ... năm 2017 Nghiên cứu sinh Đoàn Thanh Quỳnh ii MỤC LỤC Lời cam đoan ..................................................................................................................... i Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii Mục lục ............................................................................................................................ iii Danh mục chữ viết tắt ...................................................................................................... vi Danh mục bảng ............................................................................................................... vii Danh mục hình .................................................................................................................. x Danh mục sơ đồ và đồ thị ................................................................................................. x Trích yếu luận án ............................................................................................................. xi Thesis abstract................................................................................................................ xiii Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................ 1 1.2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................. 3 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 3 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 3 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 3 1.4. Những đóng góp mới của luận án ......................................................................... 4 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 4 1.5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài .................................................................................. 4 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài .................................................................................. 4 Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 5 2.1. Vai trò, giá trị của cây lúa nếp .............................................................................. 5 2.1.1. Vai trò, giá trị của cây lúa nếp trên thế giới.......................................................... 5 2.1.2. Vai trò, giá trị của cây lúa nếp ở Việt Nam .......................................................... 7 2.2. Nguồn gốc và đa dạng di truyền ở cây lúa............................................................ 8 2.2.1. Nguồn gốc cây lúa ................................................................................................ 8 2.2.2. Đa dạng di truyền nguồn gen cây lúa và lúa nếp ................................................ 10 2.3. Một số nghiên cứu chọn tạo giống lúa nếp ở Việt Nam ..................................... 20 2.4. Những nghiên cứu về kỹ thuật canh tác lúa ........................................................ 24 2.4.1. Những nghiên cứu về kỹ thuật canh tác lúa trên thế giới ................................... 24 2.4.2. Những nghiên cứu về kỹ thuật canh tác cây lúa và lúa nếp ở Việt Nam ............ 31 iii 2.5. Điều kiện tự nhiên và hiện trạng sản xuất lúa của tỉnh Điện Biên...................... 40 2.5.1. Điều kiện tự nhiên của tỉnh Điện Biên................................................................ 40 2.5.2. Hiện trạng sản xuất lúa của tỉnh Điện Biên ........................................................ 41 Phần 3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu ............................................................ 44 3.1. Vật liệu, thời gian và địa điểm nghiên cứu ......................................................... 44 3.1.1. Vật liệu nghiên cứu ............................................................................................. 44 3.1.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ...................................................................... 44 3.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................... 44 3.3. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................... 46 3.3.1. Nội dung 1: Đánh giá thực trạng sản xuất lúa của tỉnh Điện Biên ..................... 46 3.3.2. Nội dung 2: Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa nếp thu thập dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử. ........................................................................ 46 3.3.3. Nội dung 3: Tuyển chọn giống lúa nếp địa phương ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh. ............................................................ 49 3.3.4. Nội dung 4: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số kỹ thuật canh tác đến sinh trưởng và năng suất của giống lúa nếp địa phương mới tuyển chọn .................. 50 3.3.5. Nội dung 5: Xây dựng mô hình trình diễn kỹ thuật cho giống lúa nếp địa phương mới tuyển chọn tại tỉnh Điện Biên......................................................... 55 3.4. Phương pháp phân tích số liệu ............................................................................ 55 Phần 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận ................................................................... 57 4.1. Đánh giá hiện trạng sản xuất lúa của tỉnh Điện Biên.......................................... 57 4.1.1. Hiện trạng sử dụng đất ........................................................................................ 57 4.1.2. Hiện trạng cơ cấu diện tích, năng suất và giống trong sản xuất lúa ................... 59 4.1.3. Hiện trạng canh tác lúa ....................................................................................... 62 4.2. Kết quả đánh giá nguồn gen lúa nếp ................................................................... 64 4.2.1. Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa nếp dựa trên kiểu hình .................... 64 4.2.2. Ðánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa nếp bằng chỉ thị phân tử .................. 75 4.3. tuyển chọn giống lúa nếp địa phương ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh ............................................................................ 79 4.3.1. Kết quả tuyển chọn các mẫu giống lúa nếp có triển vọng .................................. 79 4.3.2. Kết quả đánh giá các mẫu giống lúa nếp có triển vọng ...................................... 81 4.4. Nghiên cứu kỹ thuật canh tác cho giống lúa nếp cẩm mới ĐH6 ........................ 93 iv 4.4.1. Ảnh hưởng của thời vụ và mật độ gieo thẳng đến giống lúa nếp cẩm ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014 ....................................................................... 93 4.4.2. Ảnh hưởng của mức bón phân Đạm, Lân và Kali đến năng suất giống lúa nếp cẩm ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014 ................................................ 97 4.4.3. Ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh đến sinh trưởng, năng suất và chất lượng giống lúa nếp cẩm ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2015 .................... 105 4.5. Kết quả trình diễn giống nếp cẩm mới ĐH6 ..................................................... 111 4.5.1. Kết quả trình diễn giống nếp cẩm mới ĐH6 ..................................................... 111 4.5.2. Đánh giá hiệu quả kinh tế của giống lúa nếp cẩm ĐH6 ................................... 114 Phần 5. Kết luận và đề nghị ....................................................................................... 117 5.1. Kết luận ............................................................................................................. 117 5.2. Đề nghị .............................................................................................................. 118 Danh mục các công trình công bố có liên quan đến luận án ........................................ 119 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................ 120 Phụ lục .......................................................................................................................... 133 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt ADN Axit dezoxyribo nucleic CV% Hệ số biến động (Coefficient of variation) CGR Tốc độ tích luỹ chất khô (Crop growth rate) D/R Dài/rộng đ/c Đối chứng FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) IRRI Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (International Rice Research Institute) IPGRI Viện Tài nguyên di truyền thực vật Quốc tế (International Plant Genetic Resources Institute) KL Khối lượng LAI Chỉ số diện tích lá (Leaf area index) LSD0,05 Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa với mức ý nghĩa 0,05 (Least Significant Difference) MĐ Mật độ NST Nhiễm sắc thể NC&PTCT Nghiên cứu và Phát triển cây trồng PCR Phản ứng chuỗi trùng hợp (Polymerase Chain Reaction) PIC Hàm lượng thông tin đa hình (Polymorphic Information Content) QTL Locus tính trạng số lượng (Quantitative trait loci) RAPD Ða hình các đoạn AND khuếch đại ngẫu nhiên (Randomly Amplified Polymorphic DNAs) SSR Những trình tự lặp lại đơn giản (Simple Sequence Repeats) STS Vị trí được đánh dấu bởi trình tự (Sequence Tagged Site) SPAD Chỉ số ước tính hàm lượng diệp lục trong lá (Soil and Plant Analyzer Development) TB Trung bình TV Thời vụ TGST Thời gian sinh trưởng TTTNTV Trung tâm tài nguyên thực vật vi DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.1. Số NST, genome và phân bố địa lý của các loài trong chi Oryza .................... 11 3.1. Phân nhóm hàm lượng anthocyanin ................................................................. 55 4.1. Hiện trạng sử dụng đất tỉnh Điện Biên năm 2015 ............................................ 57 4.2. Diện tích, sản lượng cây lương thực lấy hạt của tỉnh Điện Biên (giai đoạn 2013-2015) ............................................................................................... 58 4.3. Diện tích lúa của các địa phương thuộc tỉnh Điện Biên năm 2015 .................. 59 4.4. Diện tích, năng suất lúa cả năm của tỉnh Điện Biên (2013-2015) .................... 60 4.5. Cơ cấu diện tích gieo trồng lúa của tỉnh Điện Biên (2013-2015) ..................... 61 4.6. Hiện trạng cơ cấu sản xuất giống lúa nếp tại Điện Biên năm 2015 .................. 62 4.7. Cơ cấu mùa vụ ở tỉnh Điện Biên ...................................................................... 63 4.8. Mật độ cấy, gieo thẳng và mức phân bón cho lúa ở tỉnh Điện Biên................. 64 4.9. Kết quả phân loại mẫu giống lúa cảm ôn, cảm quang trong vụ Xuân 2013 tại Điện Biên ............................................................................................ 65 4.10. Kết quả phân loại nhóm lúa nếp/lúa tẻ và loài phụ của các mẫu giống lúa thu thập trong vụ Xuân 2013 tại Điện Biên ................................................ 66 4.11. Phân nhóm các mẫu giống lúa nếp theo thời gian sinh trưởng ......................... 67 4.12. Một số đặc điểm hình thái và nông sinh học của các mẫu giống lúa nếp trong vụ Xuân 2013 tại Điện Biên .................................................................... 68 4.13. Phân nhóm chiều cao cây và số nhánh hữu hiệu của các mẫu giống lúa nếp trong vụ Xuân 2013 tại Điện Biên ............................................................. 71 4.14. Phân nhóm các mẫu giống lúa nếp theo khối lượng 1000 hạt trong vụ Xuân 2013 tại Điện Biên .................................................................................. 71 4.15. Phân nhóm một số tính trạng hình dạng hạt của các mẫu giống lúa nếp trong vụ Xuân 2013 tại Điện Biên ....................................................... 72 4.16. Một số đặc điểm hình dạng hạt gạo của các mẫu giống lúa nếp ...................... 73 4.17. Số alen và hệ số PIC của 38 cặp mồi SSR........................................................ 75 4.18. Kết quả chọn các mẫu giống lúa nếp bằng chỉ số chọn lọc .............................. 79 vii 4.19. Một số đặc điểm tính trạng của các mẫu giống lúa nếp tuyển chọn trong vụ Xuân 2013.................................................................................................... 80 4.20. Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng của các mẫu giống lúa nếp tuyển chọn trong vụ Mùa 2013 và vụ Xuân 2014 ............................................ 82 4.21. Một số đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa nếp tuyển chọn trong vụ Mùa 2013 và vụ Xuân 2014 ............................................................... 84 4.22. Một số đặc điểm hình thái của các mẫu giống lúa nếp tuyển chọn .................. 86 4.23. Mức độ nhiễm sâu bệnh hại tự nhiên của các mẫu giống lúa nếp triển vọng vụ Mùa 2013 và vụ Xuân 2014 ............................................................... 88 4.24. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các mẫu giống lúa nếp triển vọng trong vụ Mùa 2013 và vụ Xuân 2014 .............................................. 90 4.25. Chỉ tiêu chất lượng gạo của các mẫu giống lúa nếp triển vọng ........................ 92 4.26. Ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến một số đặc điểm nông học của giống ĐH6 trong vụ Xuân và vụ Mùa năm 2014 ............................................. 94 4.27. Ảnh hưởng của thời vụ và mật độ gieo trồng đến mức độ nhiễm sâu bệnh của giống ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014 ................................... 95 4.28. Ảnh hưởng của thời vụ và mật độ đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014 ........................... 96 4.29. Ảnh hưởng của mức bón phân Đạm, Lân, Kali đến một số đặc điểm nông học của giống ĐH6 trong vụ Xuân và vụ Mùa năm 2014 ....................... 99 4.30. Ảnh hưởng của mức bón phân Đạm, Lân, Kali đến mức độ nhiễm sâu bệnh của giống ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014 ................................. 100 4.31. Ảnh hưởng của mức bón phân Đạm đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống ĐH6 trong vụ Xuân và vụ Mùa năm 2014........... 101 4.32. Ảnh hưởng của mức bón phân Lân đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014................ 103 4.33. Ảnh hưởng của mức bón phân Kali đến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2014 ......... 104 4.34. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến một số đặc điểm nông sinh học của giống nếp cẩm ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2015 ............... 105 viii 4.35. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến chỉ số diện tích lá (LAI) ở các thời kỳ sinh trưởng giống nếp cẩm ĐH6 trong vụ Xuân và Mùa năm 2015 ................................................................................................ 106 4.36. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến chất khô tích lũy của giống nếp cẩm ĐH6 qua các thời kỳ sinh trưởng..................................... 107 4.37. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống nếp cẩm ĐH6 ............................................ 108 4.38. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến một số chỉ tiêu cơ lý và màu sắc hạt gạo của giống nếp cẩm ĐH6 .................................................. 109 4.39. Ảnh hưởng của liều lượng phân hữu cơ vi sinh đến một số chỉ tiêu hóa sinh của giống nếp cẩm ĐH6 .......................................................................... 110 4.40. Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống lúa nếp cẩm ĐH6 tại huyện Điện Biên trong vụ Xuân và Mùa năm 2016 .................................................. 112 4.41. Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống lúa nếp cẩm ĐH6 tại huyện Tuần Giáo trong vụ Xuân và Mùa năm 2016 ................................................. 113 4.42. Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống lúa nếp cẩm ĐH6 tại huyện Mường Chà trong vụ Xuân và Mùa năm 2016 ............................................... 114 4.43. Hiệu quả kinh tế của giống nếp cẩm ĐH6 tại các điểm trình diễn sản xuất lúa vụ Xuân 2016 .................................................................................... 115 4.44. Hiệu quả kinh tế của giống nếp cẩm ĐH6 tại các điểm trình diễn sản xuất lúa vụ Mùa 2016 ..................................................................................... 116 ix DANH MỤC HÌNH TT Tên hình Trang 2.1. Mô tả tóm tắt tiến hóa của lúa dại thành lúa trồng ............................................. 9 4.1. Phân nhóm di truyền 42 mẫu giống lúa nếp địa phương dựa trên các tính trạng kiểu hình .................................................................................................. 74 4.2. Phân nhóm di truyền của 42 mẫu giống lúa nếp dựa trên phân tích ADN với 35 chỉ thị phân tử SSR ................................................................................ 77 4.3. Sản phẩm PCR của các mẫu giống lúa nghiên cứu với cặp mồi RM316 ......... 78 4.4. Sản phẩm PCR của các mẫu giống lúa nghiên cứu với cặp mồi RM510 ......... 78 DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ TT Tên sơ đồ, đồ thị Trang 3.1. Quá trình triển khai các nội dung nghiên cứu của đề tài .................................. 45 3.2. Bố trí thí nghiệm đánh giá nguồn gen .............................................................. 47 3.3. Bố trí thí nghiệm thời vụ và mật độ .................................................................. 51 4.1. Năng suất lúa của tỉnh Điện Biên 2013-2015 ................................................... 60 x TRÍCH YẾU LUẬN ÁN Tên tác giả: Đoàn Thanh Quỳnh Tên Luận án: Tuyển chọn và nghiên cứu kỹ thuật canh tác giống lúa nếp địa phương chất lượng cao phù hợp với điều kiện vùng núi Tây Bắc Việt Nam. Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 9.62.01.10 Cơ sở đào tạo: Học viện Nông nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu - Đánh giá nguồn gen lúa nếp địa phương nhằm tuyển chọn và khai thác được các giống lúa nếp ngắn ngày, năng suất cao và chất lượng tốt phục vụ sản xuất lúa tại tỉnh Điện Biên. - Xác định được ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến năng suất, chất lượng của các giống lúa nếp địa phương có triển vọng, từ đó xây dựng qui trình canh tác phù hợp. Phương pháp nghiên cứu - Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa nếp theo phương pháp của IPGRI (2001) và phương pháp UPGMA trong phần mềm NTSYS 2.1. - Các chỉ tiêu theo dõi trên đồng ruộng được đánh giá theo tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen cây lúa của Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRRI (2002). - Phân loại mẫu giống lúa nếp, lúa tẻ dựa theo phản ứng bắt màu với dung dịch KI 1% (Lưu Ngọc Trình, 1997). Phân loại giống lúa cảm ôn, cảm quang theo phương pháp của Yoshida (1985). Phân loại loài phụ indica, japonica theo phương pháp của Oka (1958). - Tuyển chọn giống lúa nếp thông qua thí nghiệm so sánh giống. - Các thí nghiệm xác định ảnh hưởng của biện pháp kỹ thuật được bố trí theo phương pháp của Gomez and Gomez (1984) và đánh giá các chỉ tiêu theo phương pháp của IRRI (2002). - Số liệu thí nghiệm được xử lý thống kê bằng chương trình Excel và phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT ver 5.0. Kết quả chính và kết luận - Điện Biên là một trong hai tỉnh có diện tích lúa lớn của vùng Tây Bắc, năng suất lúa trung bình đạt 3,45 tấn/ha, bằng 81,5% năng suất trung bình của vùng và bằng 61,8% năng suất trung bình của cả nước. Năng suất lúa thấp là do: diện tích trồng lúa nương chiếm 47,4% và năng suất quá thấp đạt 1,46 tấn/ha; kỹ thuật canh tác lúa còn nhiều hạn chế đặc biệt là canh tác lúa nương và lúa nếp. Chính vì vậy cần tăng diện tích lúa nước, tuyển chọn giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt, giống lúa đặc sản để sản xuất hàng hóa và áp dụng kỹ thuật canh tác phù hợp. - Các mẫu giống lúa nếp thu thập đa dạng về thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, cấu trúc bông, kích thước hạt và khối lượng 1000 hạt. Dựa trên các tính trạng kiểu hình xi chia 42 mẫu giống lúa nếp thành 11 nhóm khác biệt về kiểu hình. Dựa vào sự đa hình chỉ thị SSR đã chia 42 mẫu giống thành 2 nhóm lớn khác biệt di truyền. Sự đa hình của 35/38 chỉ thị SSR đã thu được 106 alen khác nhau, số alen trung bình đạt 3,03 alen/locus, hệ số PIC là 0,5 và hệ số tương đồng di truyền dao động từ 0,63 đến 0,97. Phân nhóm di truyền dựa trên kiểu hình và chỉ thị phân tử có sự tương đồng nhau về thứ tự sắp xếp các mẫu giống trên sơ đồ hình cây. - Thông qua đánh giá 11 mẫu giống lúa nếp có triển vọng đã chọn được giống Nếp cẩm ĐH6 có triển vọng nhất. Giống ĐH6 có thời gian sinh trưởng trung bình, trong vụ Xuân 132-138 ngày, trong vụ Mùa 115-117 ngày, cây cao trung bình, thân cứng, bản lá hẹp, lá đòng lòng mo, bông dài, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất cao đạt 6,84 tấn/ha trong vụ Xuân, 5,84 tấn/ha trong vụ Mùa, tỷ lệ gạo xát đạt 62,7%, hàm lượng amylose 3,79%, nhiệt độ hóa hồ cao, cơm mềm, đặc biệt hạt gạo lật có màu tím, phù hợp với điều kiện canh tác của tỉnh Điện Biên. - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thời vụ, liều lượng phân bón và mật độ cấy đến sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu, năng suất của giống lúa ĐH6 tại Điện Biên đã xác định được: để giống ĐH6 đạt năng suất cao, trong vụ Xuân gieo thẳng sau ngày 27/12 với lượng giống 100 kg/ha, trong vụ Mùa gieo thẳng sau ngày 26/6 với lượng giống 90 kg/ha. Trong cả vụ Xuân và Mùa, để giống ĐH6 cho năng suất cao nhất nên bón phân với lượng: 8 tấn phân chuồng + 62 kg N + 45 kg P2O5 + 80 kg K2O/ha, hoặc 8 tấn phân chuồng + 60 kg N + 68 kg P2O5 + 80 kg K2O/ha. - Liều lượng phân hữu cơ vi sinh sông Gianh không ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt, chiều dài, chiều rộng hạt gạo, nhiệt độ hóa hồ và độ bền thể gel của giống ĐH6. Liều lượng phân hữu cơ vi sinh ảnh hưởng rõ rệt đến chiều dài lá dòng, chỉ số diện tích lá, khả năng tích lũy chất khô và năng suất thực thu, đặc biệt ảnh hưởng đến hàm lượng amylose, protein và anthocyanin. Khi tăng lượng phân hữu cơ vi sinh đã làm giảm hàm lượng amylose nhưng làm tăng hàm lượng protein và hàm lượng anthocyanin. Liều lượng phân bón 900 kg phân vi sinh + 60 kg N + 45 kg P2O5 + 45 kg K2O/ha phù hợp cho giống ĐH6 sinh trưởng phát triển tốt, đạt năng suất cao và có chất lượng gạo tốt nhất. - Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống lúa nếp cẩm ĐH6 tại 03 huyện của tỉnh Điện Biên cho thấy giống có thời gian sinh trưởng 132-136 ngày trong vụ Xuân và 107-112 ngày trong vụ Mùa. Giống lúa ĐH6 có năng suất từ 6,36-6,89 tấn/ha trong vụ Xuân và 5,42-5,87 tấn/ha, cao hơn giống nếp 97 từ 0,18-0,37 tấn/ha. Hiệu quả sản xuất giống ĐH6 cao hơn hẳn so với giống nếp 97 từ 37.920.000 đồng đến 42.340.000 đồng trong vụ Xuân và từ 24.670.000 đồng đến 28.680.000 đồng trong vụ Mùa. xii THESIS ABSTRACT PhD. candidate: Doan Thanh Quynh Thesis title: Selection and cultivation technical research of local glutinous rice varieties with high quality in Northwest mountain region Vietnam. Major: Crop Science Code: 9.62.01.10 Education organization: Vietnam National University of Agriculture Research Objectives - To evaluate local glutinous rice accessions for selection and utilization of such as short growth duration, high yield and high quality to develop in the Dien Bien province. - To determine the influence of cultivation technical measures to the yield, quality of promising local glutinous rice varieties to set up cultivation process. Materials and Methods - Evaluation of genetic diversity of local glutinous rice resources by the method of IPGRI (2001) and the UPGMA method in 2.1 NTSYS software. - Evaluation of agronomical characteristics, morphology, pest and yield according to the method of the International Rice Research Institute (2002). - Classification of glutinous rice, non-glutinous rice varieties based on the response color with the KI solution 1% (Luu Ngoc Trinh, 1997). Classification of rice varieties for thermosensitive and photoperiod sensitive by the method of Yoshida (1985). Classification subspecies indica, japonica by the method of Oka (1958). - Selection of glutinous rice varieties through comparing experiments. - The experiments determined the impact of cultivation technical measures are arranged according to the method of Gomez and Gomez (1984) and evaluation agronomical characteristics according to IRRI's method (2002). - Experimental data were statistically analyzed by Excel and IRRISTAT ver 5.0. software. Main findings and Conclusions - Dien Bien is one of the two large rice areas of the province in the Northwest mountain region, the average rice yield reached 3.45 tons per hectare, with 81.5% of the average yield of this region and by 61.8% of the average yield of the country. The reason of low yield: upland rice cultivation area accounted for 47.4% and yield is too low reaching 1.46 tons per hectare; rice cultivation techniques also many limitations especially for upland rice and glutinous rice. Therefore, in order to get that purpose to increase paddy rice area, selection rice varieties with high yied, good quality, specialty black glutinous rice varieties to produce goods and apply congruous cultivation techniques. - The glutinous rice accessions have been varied in growth duration, plant height, panicle structure, grain size and 1000 grain weight. Based on the phenotype traits to xiii divide 42 accessions into 11 groups with distinct phenotypes. Based on the polymorphic of SSR marker has divided the accessions into two groups. The polymorphism of 35/38 SSR markers has obtained 106 alleles, the number of average 3.03 alleles/locus, PIC index is 0.5 and genetic similarity coefficient index ranges from 0.63 to 0.97. The division genetic group based on phenotypic and molecular marker have the same on the tree diagram. - The results of evaluation 11 glutinous rice varieties have selected best prospects black rice variety ĐH6. ĐH6 has medium growth duration, 132-138 days in spring season, 115-117 days in summer season, good phenotype, light infection for pests, high yield get 6.84 tons per hectare in spring season, 5.84 tons per hectare in summer season, milling rice rate 62.7%, amylose content 3.79%, high gelatinization temperature, soft boil rice, purple color, suitable for cultivation condition of Dien Bien province. - Research results influence of the crops season, dosage of fertilizers and density of transplanting to growth, pest resistant, yield of rice varieties ĐH6 in Dien Bien province have identified: in spring season should be sowing after 27th December with 100 kilogram seed per hectare, in summer season sowing after 26th June with 90 kilogram seed per hectare. In both the spring and summer season to applied 8 tons animal manure + 62 kg N + 45 kg P2O5 + 80 kg K2O/hectare or 8 tons animal manure + 60 kg N + 68 kg P2O5 + 80 kg K2O/hectare. - The microbial organic fertilizer dose Song Gianh does not affect the growth duration, plant height, panicle length, 1000 grain weight, grain size, gelatinization temperature and gel consistency of DH6 variety . The microbial organic fertilizer doses affected to leaf length, leaf area index, the ability of accumulation of dry mass and actual yield, particularly affecting content of protein, amylose and anthocyanin. When increasing the amount of microbial organic fertilizer reduced amylose content but increases protein content and anthocyanin content. Fertilizer doses: 900 kg microbial organic fertilizer + 60 kg N + 45 kg P2O5 + 45 kg K2O/hectare is suitable ĐH6 for strong growth, high yield and good quality. - Results of demonstration model black rice variety ĐH6 in three districts of the Dien Bien province shows that ĐH6 has growth duration 132-136 days in spring season and 107-112 days in summer season, yield from 6.36-6.89 tons per hectare in spring season and 5.42-5.87 tons per hectare, higher than check variety Nep 97 from 0.18-0.37 tons per hectare. The economical efficiency of black rice variety ĐH6 has higher than check variety Nep 97 from 37,920,000 VND to 42,340,000 VND in spring season and from 24,670,000 VND to 28,680,000 VND in summer season. xiv PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lúa nếp là một loại lúa trồng rất quan trọng ở Châu Á, đột biến trong intron 1 gen Waxy làm thay đổi tinh bột trong nội nhũ dẫn đến cơm dính và dẻo. Lúa nếp không những là cây lương thực quan trọng mà nó còn gắn liền với tập quán và văn hóa ở các nước vùng Đông Nam Á (Kenneth and Michael, 2002). Vùng Nam và Đông Nam châu Á được coi là trung tâm phát sinh và nguồn gốc của lúa nếp trồng, nếp cẩm đặc sản. Các giống nếp này thuộc hai loài phụ indica và japonica. Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào là quốc gia sản xuất và tiêu thụ lúa nếp lớn nhất trong vùng. Ở Việt Nam, vùng núi Tây Bắc có diện tích trồng và tiêu thụ lúa nếp lớn nhất cả nước (Bounphanousay, 2007). Lúa nếp đã có giá trị về kinh tế và văn hóa đối với Việt Nam và một số nước khu vực châu Á như Trung Quốc, Lào, Indonesia, Ấn Độ, Thái Lan,… Gạo nếp có hương thơm, mềm được nhiều dân tộc thiểu số sử dụng làm lương thực chính. Hơn nữa, lúa nếp được chọn làm nguyên liệu để chế biến thành lễ vật dâng cúng thần linh và tổ tiên của hầu hết các dân tộc ở Việt Nam trong ngày lễ, tết. Ở nước ta, lúa nếp được trồng chủ yếu ở miền núi, nơi dân tộc Mường, Thái, H’mông… sinh sống để phục vụ trong gia đình và trao đổi hàng hóa mang tính chất vùng miền, nhỏ lẻ. Gạo nếp dùng chế biến các loại sản phẩm mang tính chất lễ vật như: bánh chưng, bánh dầy, bánh tét, bánh rán, bánh khảo, các loại xôi, cốm rượu. Vì vậy, các giống lúa nếp hiện nay càng được quan tâm phát triển và trở thành sản phẩm hàng hóa mang lại giá trị cao cho người nông dân (Nguyễn Văn Luật và cs., 2001). Ngoài những mục tiêu phục vụ nhu cầu bó buộc trong không gian nhỏ, ngày nay, các sản phẩm từ lúa gạo nếp đang được phổ biến trên thị trường, đặc biệt là các sản phẩm nếp đặc sản như nếp cẩm. Nếp cẩm hay nếp Than, chúng được tạo nên từ nhiều giống lúa nếp khác nhau và được trồng chủ yếu ở vùng núi Tây Bắc như: Hoà Bình, Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, rải rác ở các vùng khác như: Thanh Hóa, Phú Thọ, Ninh Bình và vùng Đồng bằng sông Cửu Long với 2 tỉnh Long An và Cần Thơ. Nguồn gen nếp cẩm của các tỉnh miền núi phía Bắc nước ta có mức đa dạng cao nhất cả nước nhưng đang bị xói mòn nghiêm trọng nên 1 cần khai thác, phát triển và bảo tồn nguồn gen quý hiếm phục vụ phát triển nông nghiệp của đất nước (Trần Thị Lương và cs., 2013). Hiện nay, nhu cầu sử dụng thực phẩm sạch, an toàn và có giá trị dinh dưỡng cao đang ngày một tăng. Để góp phần vào việc mở rộng, phát triển giống nếp cẩm và làm phong phú thêm các sản phẩm từ giống nếp này, thì việc tạo ra những giống lúa nếp có thời gian sinh trưởng ngắn, không cảm quang, năng suất khá sẽ làm tiền đề cho phát triển và khai thác nguồn thực phẩm này ngày càng tốt hơn (Đoàn Thị Thùy Linh và cs., 2013). Theo Zhang et al. (2012), để giống lúa nếp đạt năng suất và chất lượng cao cần quản lý hài hòa và cân đối dinh dưỡng N, P, K trên từng loại đất, mùa vụ và mực nước. Đặc biệt, cần có các nghiên cứu về nhu cầu dinh dưỡng cho từng thời kỳ sinh trưởng, ảnh hưởng của mực nước khi bón phân để hạn chế tối đa việc thừa và rửa trôi dinh dưỡng. Vilayvong et al. (2015) cho rằng để cung cấp dinh dưỡng hợp lý cho 2 giống lúa nếp TDK8 và TDK11, tác giả đã xây dựng mô hình quản lý dinh dưỡng dựa vào thời gian sinh trưởng, kích thước bộ rễ, thời vụ gieo cấy, mật độ cấy. Điện Biên là một tỉnh miền núi vùng Tây Bắc, có địa hình độ dốc lớn, cao dần từ Đông sang Tây, từ Nam lên Bắc, độ cao trung bình 800-1000 mét so với mực nước biển. Điện Biên có khí hậu đặc trưng của khí hậu nhiệt đới gió mùa của miền Bắc Việt Nam, mùa Hè nóng ẩm mưa nhiều, mùa Đông lạnh và khô. Địa hình tạo lên sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn (9-120C), là cơ sở để phát triển nền nông nghiệp chất lượng cao. Đất nông nghiệp chiếm gần 80% diện tích tự nhiên, trong đó có cánh đồng Mường Thanh rộng lớn nổi tiếng vùng Tây Bắc. Điện Biên có diện tích trồng lúa là 49.445,1 ha, trong đó diện tích lúa nước là 12.940,4 ha (chiếm 26,2%). Các huyện có diện tích lúa lớn là Điện Biên, Tuần Giáo, Điện Biên Đông, Nậm Pồ, Mường Nhé. Năng suất lúa của tỉnh Điện Biên đạt 3,54 tấn/ha thấp hơn nhiều so với trung bình cả nước (5,73 tấn/ha) và thấp hơn trung bình các tỉnh vùng Tây Bắc (4,36 tấn/ha) (Tổng cục Thống kê, 2016). Nguyên nhân dẫn đến năng suất thấp do: 1- Diện tích lúa nương, lúa nếp lớn nhưng cơ cấu giống nghèo nàn; 2- Bộ giống lúa năng suất cao, chất lượng tốt đặc biệt là lúa nếp đặc sản còn hạn chế; 3- Canh tác lúa nước gieo với mật độ dày, bón phân ít; canh tác lúa nương theo hình thức chọc lỗ bỏ hạt. 2 Để góp phần vào việc mở rộng, phát triển giống nếp cẩm và làm phong phú thêm các sản phẩm từ giống nếp tại tỉnh Điện Biên, thì việc tuyển chọn những giống nếp cẩm có nhiều đặc điểm tốt, có thời gian sinh trưởng ngắn, gieo cấy được hai vụ trong năm, năng suất khá, phổ thích nghi rộng và xây dựng biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp là hết sức cần thiết. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Đánh giá nguồn gen lúa nếp địa phương nhằm tuyển chọn và khai thác được các giống lúa nếp ngắn ngày, năng suất cao và chất lượng tốt phục vụ sản xuất lúa tại tỉnh Điện Biên. - Xác định ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật đến năng suất, chất lượng giống lúa nếp địa phương được tuyển chọn, từ đó xây dựng qui trình canh tác phù hợp. 1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.3.1. Đối tượng nghiên cứu Sử dụng các mẫu giống lúa nếp thu thập tại vùng Tây Bắc, Việt Nam bao gồm 20 mẫu giống lưu của Trung tâm Tài nguyên Thực vật, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, 10 mẫu giống lưu của Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam và 12 mẫu giống do tác giả thu thập tại các tỉnh Tây Bắc. 1.3.2. Phạm vi nghiên cứu - Đề tài tập trung đánh giá đặc điểm nông sinh học, xác định sự đa dạng di truyền nguồn gen lúa nếp địa phương; tuyển chọn giống lúa nếp địa phương cảm ôn, ngắn ngày, năng suất cao, chất lượng tốt, nhiễm nhẹ sâu bệnh. Đồng thời nghiên cứu ảnh hưởng một số kỹ thuật canh tác và xây dựng mô hình trình diễn kỹ thuật thâm canh cho giống lúa nếp địa phương được tuyển chọn tại tỉnh Điện Biên. - Thí nghiệm đánh giá đa dạng di truyền của các mẫu giống lúa nếp địa phương được triển khai tại Viện Nghiên cứu và Phát triển cây trồng, Học viện Nông nghiệp Việt Nam và tại tỉnh Điện Biên. - Các thí nghiệm đánh giá đặc điểm nông sinh học, tuyển chọn giống, nghiên cứu ảnh hưởng một số kỹ thuật canh tác và xây dựng mô hình trình diễn được triển khai tại một số huyện của tỉnh Điện Biên. - Thời gian triển khai các thí nghiệm từ năm 2012 đến năm 2016. 3 1.4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Đánh giá đa dạng di truyền của 42 mẫu giống lúa nếp địa phương thông qua kiểu hình và chỉ thị phân tử SSR. Kết quả đánh giá giúp cho các nhà tạo giống định hướng trong khai thác, phát triển và lai tạo giống lúa nếp mới phù hợp với điều kiện Việt Nam. - Tuyển chọn được giống lúa nếp cẩm ĐH6 có TGST trung bình, 132-138 ngày trong vụ Xuân, 115-117 ngày trong vụ Mùa, cây cao trung bình, thân cứng, bản lá hẹp, lá đòng lòng mo, bông dài, nhiễm nhẹ sâu bệnh, năng suất cao đạt 6,84 tấn/ha trong vụ Xuân, 5,84 tấn/ha trong vụ Mùa, tỷ lệ gạo xát đạt 62,7%, hàm lượng amylose 3,79%, nhiệt độ hóa hồ cao, cơm mềm, đặc biệt hạt gạo lật có màu tím, phù hợp với điều kiện canh tác của tỉnh Điện Biên. - Xác định được ảnh hưởng của phân hữu cơ vi sinh sông Gianh đến hàm lượng amylose, protein và anthocyanin của giống ĐH6. Khi tăng lượng phân hữu cơ vi sinh đã làm giảm hàm lượng amylose nhưng làm tăng hàm lượng protein và hàm lượng anthocyanin. Liều lượng phân bón 900 kg phân vi sinh sông Gianh + 60 kg N + 45 kg P2O5 + 45 kg K2O/ha phù hợp cho giống ĐH6 sinh trưởng phát triển tốt, đạt năng suất cao và có chất lượng gạo tốt nhất. 1.5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.5.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài - Thông tin về đa dạng di truyền của các mẫu giống lúa nếp địa phương vùng Tây Bắc giúp cho các nhà chọn giống lúa định hướng trong sử dụng nguồn vật liệu này để lai tạo, chọn lọc giống lúa nếp đặc sản. - Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của một số biện pháp kỹ thuật trong canh tác giống lúa nếp cẩm ĐH6 góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học và vai trò của thời vụ, mật độ gieo cấy và liều lượng phân bón đối với năng suất và chất lượng giống lúa nếp cẩm địa phương. 1.5.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài - Tuyển chọn được giống lúa nếp cẩm ĐH6, đồng thời xác định được thời vụ, mật độ gieo và lượng phân bón thích hợp để giống lúa nếp này đạt năng suất cao ở chân đất canh tác 2 vụ lúa, chủ động nước tưới tại tỉnh Điện Biên và các tỉnh vùng núi Tây Bắc có điều kiện thời tiết, đất đai, nước tưới tương tự. - Kết quả xây dựng mô hình trình diễn giống lúa nếp cẩm ĐH6 tại một số địa phương góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất, tiến tới xây dựng vùng nguyên liệu cho sản xuất lúa hàng hóa của tỉnh Điện Biên. 4