Khảo sát cơ chế sinh lý Đáp Ứng mặn giai Đoạn mạ của bộ lúa nar salmerit trong Điều kiện nhà lưới

TÓM TẮT Đề tài “Khảo sát cơ chế sinh lý đáp ứng mặn giai đoạn mạ của bộ lúa NAR-SALMERIT trong điều kiện nhà lưới” được thực hiện nhằm mục tiêu đánh giá khả năng sống sót, chiều dài th

GIỚI THIỆU

TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Đất trồng trọt trên toàn cầu đang bị ảnh hưởng bởi mặn với khoảng 380 triệu hecta, chiếm hơn 20% diện tích đất canh tác, và con số này dự kiến sẽ gia tăng (FAO, 2021) Trong số đó, 60 triệu hecta là đất mặn do thủy cấp đưa mặn lên bề mặt đất do thiếu nước tưới Mặn ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng bằng cách tăng khả năng thẩm thấu của tế bào, gây nhiễm độc ion, và thiếu hụt dinh dưỡng, dẫn đến ức chế sinh trưởng và giảm năng suất (Yang & Guo, 2018).

Lúa (Oryza sativa) là cây lương thực thiết yếu, nhưng sản lượng gạo toàn cầu đang bị đe dọa bởi biến đổi khí hậu Cây lúa dễ nhiễm mặn, khả năng chống chịu mặn phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng, bộ phận cây và giống Tại Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), khoảng 700.000 hecta đất trồng lúa bị nhiễm mặn Tình hình xâm nhập mặn tại các tỉnh hạ lưu ĐBSCL ngày càng phức tạp do biến đổi khí hậu, cùng với việc phát triển các đập thủy điện ở thượng nguồn làm giảm lưu lượng dòng chảy, khiến nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền.

Xâm nhập mặn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, làm rối loạn quá trình hấp thu nước và dinh dưỡng Nước mặn phá hủy cấu trúc đất, khiến đất bị nén chặt, làm giảm khả năng phát triển của rễ và cản trở sự thoát nước, dẫn đến thiếu khí cho bộ rễ Việc sử dụng nước nhiễm mặn để tưới cây không chỉ gây hại cho đất mà còn gây sốc mặn cho cây, dẫn đến hiện tượng rụng lá, hoa, trái hàng loạt và có thể gây chết cây (Huang & cs., 2009).

Chỉ tiêu đánh giá khả năng chống chịu mặn của cây lúa hiện nay tập trung vào các tính trạng hình thái và sinh lý, bao gồm mức độ tổn thương trên lá ở giai đoạn mạ, tỷ lệ hạt bất thụ ở giai đoạn trỗ, và tỷ số Na+/K+ của thân trong điều kiện môi trường mặn Khi cây lúa bị nhiễm mặn, các tính trạng này thay đổi về chất chuyển hóa để thích ứng với lượng muối dư thừa Cụ thể, cây lúa nhiễm mặn giảm đáng kể lượng K+, trong khi cây chống chịu vẫn duy trì được K+ Ngoài ra, khí khổng trong tế bào lá đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa trao đổi nước và khí, cũng như hấp thu CO2, từ đó điều khiển quá trình quang hợp của cây.

Điều kiện mặn ảnh hưởng khác nhau đến các giống lúa kháng và nhiễm, đặc biệt là về đặc tính khí khổng, bao gồm phản ứng, độ mở và số lượng (Shabala & cs., 2012) Theo nghiên cứu của Chatterjee và cs (2020), cây trồng có thể giảm tới 30% số lượng khí khổng trong môi trường mặn Do đó, đề tài “Khảo sát cơ chế sinh lý đáp ứng mặn giai đoạn mạ của bộ lúa NAR-SALMERIT trong điều kiện nhà lưới” được thực hiện nhằm đánh giá các cơ chế sinh lý của giống lúa chịu mặn dưới điều kiện xử lý mặn, từ đó chọn lọc giống lúa có khả năng chống chịu mặn tốt hơn.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Tìm ra cơ chế sinh lý đáp ứng chống chịu mặn tốt nhất trên bộ lúa NAR- SALMERIT ở giai đoạn mạ trong điều kiện thanh lọc mặn nhà lưới

- Xác định khả năng sống sót, chiều dài thân và rễ của bộ lúa NAR- SALMERIT điều kiện mặn 0 dS/m, 6 dS/m, 12 dS/m ở giai đoạn mạ trong nhà lưới

- Xác định nồng độ Na + , K + của thân của bộ giống lúa NAR-SALMERIT điều kiện mặn 0 dS/m, 6 dS/m, 12 dS/m ở giai đoạn mạ trong nhà lưới

- Xác định mật độ khí khổng lá của bộ giống lúa NAR-SALMERIT điều kiện mặn 0 dS/m, 6 dS/m, 12 dS/m ở giai đoạn mạ trong nhà lưới.

ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Bộ giống lúa chống chịu mặn từ viện Nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) NAR-SALTMERIT.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Đánh giá khả năng sống sót của các giống lúa giai đoạn mạ ở mức mặn

Theo dõi và đánh giá khả năng sống sót lúa sau mặn 7 ngày, 14 ngày

- Xác định chiều dài thân, rễ của các giống lúa giai đoạn mạ ở mức mặn

- Xác định nồng độ Na + và K + ở thân của các giống lúa giai đoạn mạ ở mức mặn 0 dS/m, 6 dS/m và 12 dS/m

- Xác định số lượng khí khổng trên lá của các giống lúa giai đoạn mạ ở mức mặn 0 dS/m, 6 dS/m và 12 dS/m

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Đề tài này mang tính khoa học cao, cung cấp thông tin quý giá cho nghiên cứu và giảng dạy về cơ chế sinh lý chống chịu mặn của cây lúa Nghiên cứu tập trung vào mối liên hệ giữa nồng độ Na+ và K+ trong thân cây cũng như mật số khí khổng, từ đó giúp hiểu rõ hơn về khả năng thích nghi của cây lúa trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

- Tính thực tiễn: Đề tài cung cấp nguồn vật liệu cho nghiên cứu chọn tạo thích nghi với vùng đất nhiễm mặn

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

GIỚI THIỆU VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1.1 Độ mặn Độ mặn hay độ muối được ký hiệu S‰ (S viết tắt từ chữ salinity – độ mặn) là tổng lượng (tính theo gram) các chất hòa tan chứa trong 1 kg nước Độ mặn thường được biểu thị bằng phần nghìn (ppt) hoặc phần trăm (%) Độ mặn là một yếu tố quan trọng trong việc xác định nhiều khía cạnh của hóa học của nước tự nhiên và các quá trình sinh học bên trong nó, và là một biến trạng thái nhiệt động lực, cùng với nhiệt độ và áp suất, chi phối các đặc tính vật lý như mật độ và khả năng nhiệt của nước Độ mặn là một yếu tố sinh thái có tầm quan trọng đáng kể, ảnh hưởng đến các loại sinh vật sống trong một vùng nước và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của các loại cây trồng Đo độ mặn là một phép đo quan trọng trong nước biển hoặc tại các cửa sông nơi nước ngọt từ sông hoặc suối hòa lẫn với nước biển mặn vì các sinh vật thủy sinh có khả năng khác nhau để tồn tại và phát triển ở các mức độ mặn khác nhau Các sinh vật nước mặn tồn tại ở độ mặn lên tới 40 ppt, tuy nhiên nhiều sinh vật nước ngọt không thể sống ở độ mặn trên 1 ppt Độ mặn ảnh hưởng đến nồng độ oxy hòa tan trong nước Độ hòa tan của oxy trong nước giảm khi độ mặn tăng Độ hòa tan của oxy trong nước biển thấp hơn khoảng 20% so với nước ngọt ở cùng nhiệt độ (Hội các phòng thử nghiệm Việt Nam, 2023)

2.1.1.1 Cách đo độ mặn Độ mặn thường được lấy từ phép đo độ dẫn điện (EC) Theo nghiên cứu Clarence Chavez (2013), thì ta có thể chuyển đổi các yếu tố dựa trên mức độ mặn:

1 ppt = 1000 mg/L = 1000 ppm = k * EC dS/m

Độ mặn (EC) được xác định bằng cách đo dòng điện giữa hai điện cực trong mẫu nước, với các giá trị k là 640 khi EC < 5,0 dS/m và 800 khi EC > 5,0 dS/m Việc ứng dụng các phép đo EC để ước lượng hàm lượng ion trong nước biển đã dẫn đến sự phát triển của Thang đo độ mặn thực tế 1978 (PSS-78).

Theo Hội các phòng thử nghiệm Việt Nam (2023), hiện nay có nhiều thiết bị được thiết kế chuyên biệt để đo độ mặn, trong đó ba thiết bị chính bao gồm:

+ Bút đo độ mặn cầm tay:

Để thực hiện thao tác đo, hãy sử dụng pipet pastuer nhựa có sẵn trong bộ sản phẩm để đặt giọt nước lên cảm biến Đảm bảo rằng mẫu nước phủ đầy bề mặt cảm biến và không có bọt khí xuất hiện Ghi lại giá trị độ mặn khi nó đã ổn định.

Khúc xạ kế là thiết bị cần nguồn sáng để đo nồng độ muối thông qua chỉ số khúc xạ Hai loại khúc xạ kế phổ biến hiện nay là khúc xạ kế cơ học và khúc xạ kế kỹ thuật số.

Khúc xạ kế cơ học:

Để đo lường chính xác, nhỏ vài giọt nước muối lên lăng kính của khúc xạ kế, đảm bảo nước phủ đều mà không có bọt khí Sau đó, đậy nắp lăng kính và điều chỉnh độ đi-ốp cho phù hợp với tầm nhìn, cuối cùng đọc số vạch chuyển màu trên ống ngắm.

Khúc xạ kế kỹ thuật số:

Để đo mẫu nước, nhỏ vài giọt nước lên lăng kính hoặc buồng chứa mẫu, sau đó nhấn phím “Start” để bắt đầu quá trình đo Sau khi hoàn thành, cần vệ sinh lăng kính sạch sẽ và nhấn phím “Zero” để đưa giá trị ban đầu về 0 trước khi đo mẫu khác Đặc biệt, hãy kiểm tra độ chính xác của máy trước khi sử dụng để đảm bảo kết quả đo chính xác.

+ Máy đo độ mặn kỹ thuật số:

Để đo độ mặn, bạn chỉ cần nhúng điện cực vào nước mặn và nhấn nút bật máy Kết quả sẽ hiển thị trên màn hình bao gồm nhiệt độ (°C hoặc °F), độ mặn (ppt) và tỉ trọng.

2.1.1.2 Sự hình thành, phân loại và đặc tính của đất mặn

Theo Abrol và Bhumbla (1979), đất mặn hình thành do hai nguyên nhân chính: xâm thực mặn từ nước biển và sự tích tụ muối tự nhiên Đất mặn thường xuất hiện ở các vùng bán khô hạn hoặc khô hạn, nơi mà lượng nước bốc hơi lớn hơn lượng mưa, dẫn đến hiện tượng tích tụ muối Các muối chủ yếu bao gồm anion Cl- và SO4 2-, cùng với cation Na+, Ca2+, Mg2+, K+ Chúng có thể được hình thành từ quá trình phong hóa đất và khoáng, hoặc được đưa vào đất qua nước tưới và mưa Một nguyên nhân khác là từ các vùng biển cổ trong lục địa, nơi nước ngầm nhiễm mặn mang muối lên tầng đất mặt qua mao dẫn.

Muối có thể tích tụ trong đất do tưới tiêu không hợp lý và nguồn nước nhiễm mặn, dẫn đến tình trạng đất mặn phổ biến ở các khu vực cận sa mạc và sa mạc Quá trình hình thành đất mặn chủ yếu diễn ra khi muối được đưa lên bề mặt qua mao dẫn và bị rửa trôi Đất mặn có thể phát triển ở các vùng khí hậu nóng ẩm, đặc biệt là gần biển, nơi nước biển xâm nhập do triều cường, lũ lụt, hoặc do nước thấm từ mặt đất theo chiều dọc hoặc ngang, tạo ra nhiều mức độ nhiễm mặn khác nhau.

Bảng 1 Phân loại độ mặn của đất theo 2 chỉ tiêu kết hợp

Phân loại độ mặn của đất Tổng số muối tan (%) trong đất

Cl - (%) trong đất Đất rất mặn > 1,00 > 0,25 Đất mặn 0,50 – 1,00 0,15 - 0,25 Đất mặn trung bình 0,25 - 0,50 0,05 - 0,15 Đất mặn ít < 0,25 < 0,05

(Nguồn: Nguyễn Vy & Trần Khải, 1978) Đất mặn là loại đất chứa nhiều muối hòa tan, chia nhóm đất này thành 3 loại đất như sau:

+ Đất mặn: chứa nhiều muối trung tính hòa tan, pH < 8,5

+ Đất mặn kiềm: chứa nhiều muối trung tính hòa tan, tỷ lệ muối Na + cao + Đất kiềm: chứa ít muối trung tính hòa tan, tỷ lệ Na + cao, pH > 8,5

Đất mặn được chia thành hai loại chính: đất mặn duyên hải và đất mặn nội địa Đất mặn duyên hải thường nằm ở các vùng ven biển, nơi có độ mặn cao do nước biển xâm nhập và có pH thấp Ngược lại, đất mặn nội địa xuất hiện ở những khu vực khô hạn và bán khô hạn, với độ mặn chủ yếu do nước mao dẫn hoặc nước ngầm, dẫn đến sự tích tụ muối ở vùng rễ cây và pH cao Đặc điểm của đất mặn là độ dẫn điện của dung dịch đất bão hòa (EC) lớn hơn 4 dS/m ở 25°C Các muối hòa tan phổ biến trong đất mặn bao gồm Ca, Mg, NaCl và Na2SO4.

Na+ và Cl- là hai yếu tố chính ảnh hưởng đến tính chất của đất mặn, trong khi nhiều loại đất mặn còn chứa thạch cao (CaSO4.2H2O) Đất mặn thường có giá trị pH của dung dịch đất bão hòa dưới 8,2, gần với mức trung tính.

LƯỢC KHẢO VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.2.1 Ảnh hưởng bất lợi của mặn đối với cây trồng

Cây trồng phát triển trong điều kiện môi trường bất lợi như mặn, hạn, lạnh và ô nhiễm kim loại độc hại thường gặp khó khăn trong sinh trưởng và phát triển Biến đổi khí hậu và suy thoái môi trường do hoạt động con người đã gây ra những tác động tiêu cực đến năng suất cây trồng Đặc biệt, độ mặn được xem là một trong những trở ngại lớn nhất đối với sản xuất nông nghiệp toàn cầu (Jenks & Hasegawa, 2008).

Theo nghiên cứu của Theo Machado và Serralheiro (2017), độ mặn có tác động tiêu cực đến sự phát triển cây trồng thông qua việc làm giảm khả năng phát triển của bộ rễ do độ nén chặt và độ cứng của đất, đồng thời làm giảm áp suất thẩm thấu của nước Ngoài ra, nồng độ muối cao trong đất cũng cản trở sự hấp thụ các chất dinh dưỡng cần thiết như nitơ, phốt pho, kali và canxi, gây ra độc tính ion Bararathkumar và cộng sự (2016) chỉ ra rằng nồng độ Na+ và Cl- cao làm giảm khả năng hấp thụ nước của thực vật, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất và hiệu suất quang hợp Hơn nữa, khí khổng của lá giảm thoát hơi nước cũng góp phần làm giảm tốc độ quang hợp.

Theo nghiên cứu của Parihar và cộng sự (2015), muối trong đất làm giảm khả năng hút nước của cây, gây ra sự mất cân bằng ion và độc tính, dẫn đến giảm sinh trưởng và năng suất Sự thay đổi trong nước ảnh hưởng đến sự phát triển của lá, làm hạn chế quá trình trao đổi chất và sự phát triển của tế bào Ngoài ra, sự tích tụ của Na+ và Cl- trong các mô đang phát triển cũng gây ức chế sự sinh trưởng của cây.

Theo Jouyban (2012), đất mặn gây rối loạn sinh lý và trao đổi chất ở thực vật, ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển, sinh trưởng, năng suất và chất lượng cây trồng Độ mặn làm giảm khả năng nảy mầm, tỷ lệ sống sót, và các đặc điểm hình thái của thực vật, đồng thời làm giảm tốc độ quang hợp và hô hấp Mặc dù tổng hàm lượng carbohydrate, acid béo và protein bị ảnh hưởng bất lợi, nhưng mức độ acid amin, đặc biệt là proline, lại tăng lên Ngoài ra, hàm lượng một số sản phẩm thứ cấp ở cây trồng trong điều kiện hạn mặn cao hơn so với cây trồng bình thường Khả năng chịu mặn của thực vật phụ thuộc vào sự tương tác giữa độ mặn và các yếu tố môi trường khác.

Mặn ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động sinh lý của cây, cản trở khả năng hấp thụ nước và dẫn đến tình trạng héo úa Sự tổng hợp xytokinin bị ngưng trệ do rễ, nơi sản xuất phytohormone này, khiến cây thiếu hụt xytokinin, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sự phát triển của chúng.

Sự sinh trưởng của cây bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi sự thiếu hụt phốt pho (P), dẫn đến ức chế quá trình phosphoryl hóa và giảm năng lượng cần thiết cho cây Hơn nữa, sự vận chuyển và phân bố các chất đồng hóa trong mạch libe bị kìm hãm, gây cản trở quá trình tích lũy chất hữu cơ vào các cơ quan dự trữ Sự dư thừa ion trong đất làm rối loạn tính thấm của màng, dẫn đến rò rỉ ion ra ngoài rễ và làm gián đoạn quá trình trao đổi chất, đặc biệt là trao đổi protein, gây ra sự tích lũy acid amin và amit trong cây (Hoàng Minh Tấn, 2006) Đặc biệt, độ mặn của đất nông nghiệp do nồng độ cao các muối hòa tan gây ra, làm giảm khả năng hút nước của rễ thông qua áp suất thẩm thấu cao, cản trở sự hấp thụ các ion thiết yếu của cây trồng (Tester & Davenport, 2003).

Mặn ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình thoát hơi nước ở thực vật, dẫn đến nồng độ Na+ và Cl- cao trong lá, gây tổn thương cho chúng Sự tích tụ muối vượt quá khả năng của tế bào để ngăn chặn, làm giảm hoạt động của enzyme và mất nước tế bào Na+ cản trở sự hấp thụ K+, gây rối loạn điều tiết khí khổng và dẫn đến mất nước Trong khi đó, Cl- làm gián đoạn quá trình sản xuất chất diệp lục, gây ra tình trạng nhiễm độc chlorotic.

Độ mặn ảnh hưởng tiêu cực đến hình thái và chức năng sinh hóa của thực vật, dẫn đến ức chế sự nảy mầm, tăng trưởng và năng suất cây trồng (Theo Zhang và Dai, 2019) Cụ thể, muối làm giảm tỷ lệ nảy mầm bằng cách tăng lượng đường hòa tan, tinh bột, và hàm lượng ABA, đồng thời giảm axit gibberellic (GA3) Stress mặn gây ra tác động đáng kể đến năng suất và các thành phần của cây trồng (Zorb và cs., 2019), với đất có độ mặn cao làm giảm sinh khối, diện tích lá, năng suất, chiều dài thân và rễ Thực vật rất nhạy cảm với độ mặn trong giai đoạn cây con và giai đoạn đầu phát triển sinh dưỡng, và độ mặn còn làm chậm quá trình nảy mầm, khiến cây con dễ bị tổn thương và dễ bị tấn công bởi mầm bệnh.

Theo Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003), đất mặn thường gây khó khăn cho cây trồng trong việc mở rộng mùa vụ do thiếu nước ngọt trong mùa nắng Nồng độ muối hòa tan trong đất mặn ảnh hưởng tiêu cực đến sự phát triển của cây, và mức độ thiệt hại phụ thuộc vào loại cây trồng, giống cây và thời gian sinh trưởng.

Mặn là một yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và trao đổi chất của thực vật Nó tác động tiêu cực thông qua các cơ chế như thẩm thấu, gây độc cho tế bào, làm giảm tính nguyên vẹn của màng tế bào và cản trở sự cân bằng chất tan, cũng như hấp thu dưỡng chất cần thiết Mặn có thể dẫn đến sự ngừng dinh dưỡng, chết mô, cháy mép lá, mất nước, rụng lá và cuối cùng là chết cây Khi tế bào bị nhiễm mặn, tính trương giảm, quá trình điều hòa thẩm thấu bị ảnh hưởng, dẫn đến sự giảm sút trong sinh trưởng của thực vật.

Thiệt hại do mặn, lạnh và khô hạn ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất cây trồng trong nông nghiệp Đặc biệt, mặn có thể làm thay đổi hoạt động sinh trưởng và phát triển của cây, thậm chí gây chết cây Nghiên cứu của Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang (2003) cho thấy triệu chứng nhiễm mặn xuất hiện dưới dạng màu trắng ở đầu lá già của cây lúa chịu mặn sau một tuần nhiễm mặn Các giống lúa chịu đựng trung bình vẫn có lá dài ra nhưng một số lá bắt đầu khô, trong khi giống lúa mẫn cảm hoàn toàn khô và chết trong vòng một tuần Những giống lúa có trên 90% cây con sống sót cho thấy độ bền cao nhất và khả năng sinh trưởng vượt trội trong điều kiện mặn.

Mặn gây hại cho cây trồng dưới hai dạng: gây hạn sinh lý và kìm hãm sự phát triển

Sự dư thừa muối trong đất gây hạn sinh lý cho cây trồng bằng cách tăng áp suất thẩm thấu của dung dịch đất Cây chỉ có thể hấp thụ nước và chất khoáng khi nồng độ muối trong đất thấp hơn nồng độ dịch bào của rễ Khi độ mặn tăng cao, sức hút nước của đất có thể vượt quá sức hút nước của rễ, khiến cây không chỉ không lấy được nước mà còn mất nước vào đất Mặc dù quá trình thoát hơi nước ở lá vẫn diễn ra bình thường, nhưng điều này tạo ra sự mất cân bằng nước, dẫn đến hạn sinh lý Do đó, áp suất thẩm thấu cao trong đất mặn là nguyên nhân chính gây hại cho cây trồng.

Kìm hãm sinh trưởng là hiện tượng rõ rệt khi cây bị ảnh hưởng bởi độ mặn của đất Các thực vật kém chịu mặn thường ngừng sinh trưởng do chức năng sinh lý bị ức chế Mức độ kìm hãm sinh trưởng tỉ lệ thuận với nồng độ muối trong đất; nồng độ muối càng cao, mức độ kìm hãm càng mạnh Tùy thuộc vào mức độ mặn và khả năng chịu mặn của từng loại cây trồng, năng suất sẽ bị giảm ở mức độ khác nhau.

10 Ảnh hưởng độc hại của muối thông qua ba tác động chính sau:

- Tác động thẩm thấu (độ xung nước)

- Tác động ion độc do thực vật hấp thụ quá nhiều Na + và Cl -

- Giảm hấp thụ K + , Ca 2+ vì tác động đối kháng

Nồng độ muối cao trong đất gây ảnh hưởng tiêu cực đến cây trồng, đặc biệt là cây lúa, bằng cách làm giảm khả năng sử dụng nước ở vùng rễ Áp suất thẩm thấu tăng cao khiến cây không thể hút nước nếu không có cơ chế thích nghi, dẫn đến hiện tượng hạn sinh lý Cây không thể sống trong môi trường có áp suất thẩm thấu vượt quá 40 atm Hơn nữa, nồng độ ion muối cao có thể gây độc cho cây hoặc ngăn cản sự hấp thu các yếu tố dinh dưỡng cần thiết.

Đất mặn gây ra tác hại nghiêm trọng do chứa nhiều ion độc hại trong dung dịch đất Một số ion, mặc dù không độc ở nồng độ thấp, nhưng khi nồng độ tăng cao sẽ trở nên độc hại, cạnh tranh với chất dinh dưỡng trong quá trình hấp thu của rễ cây Điều này làm cho rễ cây gặp khó khăn trong việc hút chất dinh dưỡng cần thiết NaCl là một trong những muối phổ biến có mặt trong đất mặn.

PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP

MẪU NGHIÊN CỨU

3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu Địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm được bố trí tại nhà lưới có máy che xuyên ánh sáng mặt trời, phòng thí nghiệm Viện Nghiên cứu Nông Nghiệp Lộc Trời – Định Thành, Thoại Sơn, An Giang

Thời gian thực hiện: Đề tài được thực hiện từ tháng 09/2022 đến tháng 03/2023

Trong nghiên cứu này, vật liệu sử dụng là hạt của 20 giống lúa NAR-SALMERIT cùng với 4 giống đối chứng kháng - nhiễm Các giống lúa này được cung cấp bởi LTI hợp tác với IRRI, với danh sách chi tiết được trình bày trong phụ lục PL1.1.

- Môi trường: Môi trường dinh dưỡng thủy canh mặn nhân tạo trong nhà lưới, xử lí muối trong môi trường thủy canh Yoshida cho cây lúa (Phụ lục PL1.2)

Để tiến hành các thí nghiệm chính xác, bạn cần chuẩn bị một số dụng cụ và thiết bị thiết yếu như máy đo pH, máy đo EC, cân điện tử bốn số lẻ, máy khuấy từ, kính hiển vi, ống đong, khay thủy tinh 1 Lít, bình 1 Lít, và chậu nhựa vuông kích thước (62 x 42 x 20) cm.

- Hóa chất: Nước cất, NaCl, NaOH, HCl, các chất đa lượng và vi lượng cho môi trường dinh dưỡng.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Hạt lúa được khử trùng bề mặt bằng biện pháp 2 sôi 3 lạnh, trong 15 phút, sau đó rửa sạch hạt giống, đặt trên giấy lọc ẩm và ủ ở nhiệt độ 30 o C trong

48 giờ cho nảy mầm (Nguyễn Xuân Kỳ, 2017)

Thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới có thiết bị theo dõi nhiệt độ, ánh sáng và độ ẩm, với 24 giống lúa được nghiên cứu Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên trong các khay chậu hình chữ nhật kích thước 62 cm x 42 cm x 20 cm, mỗi khay chứa một mức độ mặn Mức độ mặn được thử nghiệm bao gồm 3 mức EC: 0 dS/m (không mặn), 6 dS/m (độ mặn nhẹ) và 12 dS/m (độ mặn tối đa cho cây lúa) Mỗi thí nghiệm được lặp lại 3 lần để đảm bảo tính chính xác.

23 cây được trồng trên xốp có lỗ để nổi trên bề mặt khay chậu chứa dung dịch dinh dưỡng Yoshida với nồng độ muối tương ứng Mỗi giống lúa có 10 lỗ/hàng, mỗi lỗ trồng 1 cây Sau 8 ngày trong môi trường Yoshida, nồng độ muối NaCl sẽ được bổ sung với mức 6 dS/m và 12 dS/m Nồng độ pH của môi trường sẽ được kiểm tra và điều chỉnh sau mỗi 3 ngày để duy trì ở mức 5,0 - 5,5.

< 5,0 thì thêm vào dung dịch NaOH 1 M, nếu pH > 5,5 thì thêm vào dung dịch HCl 0,1 N cho đến khi pH = 5,0 - 5,5)

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

1, 2…24: giống lúa 1, giống lúa 2 đến giống 24

I, II, III: lần lặp lại

Bảng 5 Các nghiệm thức thí nghiệm đánh giá 24 giống lúa ở 3 mức độ mặn ở giai đoạn mạ trong điều kiện nhà lưới

STT Nghiệm thức Nguồn gốc, đặc điểm chống chịu mặn

1 IR64 (CN) IRRI, giống chuẩn nhiễm quốc tế

2 FL478 (CK) IRRI, giống chuẩn kháng quốc tế

3 ST24 (ĐCK) Việt Nam, giống đối chứng kháng địa phương

4 IR50404 (ĐCN) Việt Nam, giống đối nhiễm kháng địa phương

5 G5 IRRI, bộ lúa NAR-SALMERIT

Ghi chú: G5, G6…G24: giống lúa 5, giống lúa 6 đến giống 24

Nhà lưới thanh lọc mặn trong giai đoạn mạ sử dụng máy che mưa bằng nhựa trong suốt, giúp tối ưu hóa ánh sáng và kiểm soát nhiệt độ cũng như độ ẩm, tương tự như điều kiện bên ngoài.

Các giống lúa được thanh lọc mặn ở giai đoạn mạ theo phương pháp của IRRI (2014) bằng cách ngâm ủ các hạt lúa riêng biệt trong đĩa petri Sau 48 giờ, chọn những hạt nẩy mầm tốt với rễ dài 1/3 hạt lúa để gieo riêng theo hàng trên xốp nổi Xốp nổi có kích thước 62 cm x 42 cm phù hợp với kích thước chậu, với các lỗ đường kính 1 cm được bố trí đều cho 24 giống lúa Mặt dưới xốp nổi được kết nối với lưới thưa nhằm hỗ trợ hạt.

25 lúa bám vào Mỗi nghiệm thức 1 hàng, mỗi hàng có 10 lỗ, mỗi lỗ gieo 2 hạt, sau

3 ngày gieo hạt giữ lại 1 cây tốt/lỗ

Mạ được chuyển vào khay nhựa và giữ trong dung dịch dinh dưỡng Yoshida không mặn trong 7 ngày để phát triển tốt Sau 8 ngày gieo, cây mạ được xử lý mặn với các mức EC 0 dS/m, 6 dS/m và 12 dS/m bằng cách thêm NaCl vào dung dịch Đối với nghiệm thức 12 dS/m, độ mặn được tăng lên từ 6 dS/m sau 3 ngày để tránh tổn thương cho mạ Độ mặn của dung dịch được đo bằng máy đo EC Model Hanna HI8033 Dung dịch dinh dưỡng được thay mới mỗi 8 ngày và pH được duy trì ở mức 5,0 - 5,5 hàng ngày Các giống cây sử dụng bao gồm FL478 và ST24 là giống kháng quốc tế và kháng địa phương, trong khi IR64 và IR50404 là giống nhiễm quốc tế và nhiễm địa phương (Site Noorzuraini & cs., 2021).

3.2.3 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

 Nội dung 1: Đánh giá khả năng sống sót của bộ lúa ở điều kiện mặn

Sau 7 và 14 ngày xử lý mặn, chúng tôi đã ghi nhận triệu chứng tổn thương của lá và thân qua quan sát trực tiếp trên từng giống cây, sử dụng thang điểm từ 1 đến 9 để đánh giá mức độ chống chịu, theo tiêu chuẩn IRRI (2014) (Bảng 6).

Bảng 6 Thang điểm đánh giá tính chống chịu mặn của lúa ở giai đoạn mạ (IRRI, 2014)

Tỉ lệ sống sót được đánh giá từ thời điểm hoàn toàn chết do nhiễm mặn, khoảng 21 ngày sau khi xử lý mặn Điểm quan sát này phản ánh mức độ chống chịu của đối tượng nghiên cứu.

1 Tăng trưởng bình thường, không có vết cháy lá Chống chịu tốt

3 Gần như bình thường, nhưng đầu lá hoặc vài lá có vết trắng, lá hơi cuốn lại

5 Tăng trưởng chậm lại; hầu hết lá bị cuốn, chỉ có vài lá còn có thể mọc dài ra

7 Tăng trưởng bị ngưng lại hoàn toàn; hầu hết lá bị khô; một vài chồi bị chết

9 Tất cả cây bị chết hoặc khô Rất nhiễm

 Nội dung 2: Xác định chiều dài thân, rễ của các giống lúa giai đoạn mạ ở mức mặn 0 dS/m, 6 dS/m và 12 dS/m

Chiều dài thân và rễ của cây được đo sau 14 ngày xử lý mặn, thời điểm mà giống chuẩn đã hoàn toàn chết Chiều dài thân được đo từ gốc đến chóp lá cuối cùng của từng cây, trong khi chiều dài rễ được đo từ gốc đến chóp rễ dài nhất Mỗi nghiệm thức bao gồm việc đo chiều dài thân và rễ của 3 cây.

 Nội dung 3: Đánh giá Na + , K + ở thân của bộ lúa ở điều kiện mặn 0dS/m, 6dS/m, 12 dS/m (Yoshida & cs., 2016)

Nồng độ Na+ và K+ (mg/gW) trong thân cây được phân tích tại phòng thí nghiệm Viện Lúa ĐBSCL Mỗi giống lúa được lấy ngẫu nhiên 5 mẫu thân sau khi xử lý mặn trong 14 ngày, sau đó thu thập thân lá khô (20 mg) và sấy khô ở 70°C trong 72 giờ Mẫu lá được nghiền và thêm 1 mL axit axetic 1N, sau đó xử lý ở 90°C trong 2 giờ Các mô chiết được làm nguội bằng nước cất, 1 mL dịch chiết được chuyển sang ống nghiệm khác và thêm 9 mL nước cất, để qua đêm và lọc bằng giấy lọc Whatman số 40 Nồng độ natri và kali (mg/Kg) trong dịch chiết được xác định bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử AAnalyst 200 (Perkin Elmer, Hoa Kỳ), sử dụng chất chuẩn với nồng độ Na+ và K+ là (0, 4, 6, 8).

10) ppm Dữ liệu được xác định là nồng độ Na + và nồng độ K + , và tỷ lệ Na + /K + tương ứng được tính toán

 Nội dung 4: Xác đinh số lượng khí khổng lá của bộ lúa ở điều kiện mặn 0 dS/m, 6 dS/m, 12 dS/m

Nghiên cứu xác định số lượng khí khổng ở biểu bì lá lúa trong điều kiện mặn và không mặn được thực hiện theo phương pháp của Nguyễn Thị Bích Vân (2018) Cụ thể, một lớp sơn bóng trong suốt được sơn lên ba vị trí khác nhau trên mặt dưới của lá thứ hai từ trên xuống Sau khoảng 5 phút để sơn khô, lớp biểu bì được bóc tách và đặt lên lam kính để quan sát dưới kính hiển vi Sự phân bố và số lượng khí khổng được đếm trong diện tích quan sát với vật kính 40X (Scarpeci & cs., 2017) bằng phần mềm ImageJ.

Số lượng khí khổng ghi nhận trên vật kính 40X, tương ứng đường kính d = 440 à = 44*10 -3 cm Diện tớch của thị trường vật kớnh 40X là 1,52*10 -3 cm 2

Do đó, mật độ n khí khổng trên diện tích 1 mm 2 là n/0,152 (khí khổng)

PHÂN TÍCH DỮ LIỆU

Các số liệu thí nghiệm đã được xử lý bằng Microsoft Excel, trong đó giá trị trung bình của các nghiệm thức được so sánh thông qua phép thử Duncan Thống kê được thực hiện bằng phần mềm STAR 2.0.

Tiêu đề	Khảo sát cơ chế sinh lý đáp ứng mặn giai đoạn mạ của bộ lúa NAR-SALMERIT trong điều kiện nhà lưới
Tác giả	Trần Thị Thủy Tiên
Người hướng dẫn	TS. Bùi Thị Dương Khuyều
Trường học	Đại học An Giang
Chuyên ngành	Khoa học cây trồng
Thể loại	luận văn
Năm xuất bản	2024
Thành phố	An Giang

Định dạng
Số trang	69
Dung lượng	2,54 MB