Luận văn thạc sĩ ðÁNH GIÁ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC MẪU GIỐNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN GIỐNG LÚA

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI      NGUYỄN THỊ NĂNG ðÁNH GIÁ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN VÀ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC MẪU GIỐNG PHỤC VỤ CÔNG TÁC CHỌN GIỐNG LÚA LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: TS. VŨ THỊ THU HIỀN HÀ NỘI - 2011 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này ñã ñược cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả Nguyễn Thị Năng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. ii LỜI CẢM ƠN Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn ñến TS. Vũ Thị Thu Hiền, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã tận tình giúp ñỡ, hướng dẫn, ñóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo Viện ñào tạo sau ñại học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng-Khoa nông học, Ban Giám ðốc Trung tâm Thực nghiệm và ðào tạo Nghề và các ñồng nghiệp ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi, giúp ñỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện ñề tài. ðể hoàn thành luận văn này, tôi còn nhận ñược sự giúp ñỡ nhiệt tình của các bạn sinh viên Nguyễn Thị Hậu, lớp Cây trồng tiên tiến 51; Trần Khánh Duy, lớp Di truyền giống K52 - Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội trong việc triển khai và theo dõi các thí nghiệm Ngoài ra, tôi xin chân thành cảm ơn sự ñộng viên, hỗ trợ rất lớn về mặt vật chất và tinh thần của gia ñình, bạn bè. Tôi xin chân trọng biết ơn những tình cảm cao quý ñó! Hà Nội, ngày 6 tháng 9 năm 2011 Tác giả luận văn Nguyễn Thị Năng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục ñồ thị viii 1. Mở ñầu 1 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2. Mục ñích và yêu cầu 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 3 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Cơ sở khoa học của ñề tài 4 2.2. Mục tiêu của chọn giống chịu hạn 19 2.3. Tình hình nghiên cứu lúa cạn và lúa chịu hạn trên thế giới và ở Việt Nam 20 2.4. Tương lai của cây lúa cạn và lúa chịu hạn 47 2.5. Những kết luận rút ra từ nghiên cứu tổng quan 49 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50 3.1 Vật liệu, ñịa ñiểm và thời gian nghiên cứu 50 3.4. Phương pháp xử lý số liệu 59 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 60 4.1. ðánh giá kết quả các thí nghiệm vụ mùa năm 2010 60 4.1.1. Thí nghiệm 1: ðánh giá khả năng chịu hạn ở giai ñoạn nảy mầm của các mẫu giống sau khi xử lý ở nồng ñộ muối KClO 3 3% 60 4.1.2. Thí nghiệm 2: ðánh giá khả năng chịu hạn ở giai ñoạn nảy mầm của các mẫu giống sau khi xử lý ở nồng ñộ ñường Saccarozin 1% 63 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. iv 4.1.3. Thí nghiệm 3: ðánh giá sinh trưởng, phát triển của các mẫu giống trong ñiều kiện ñủ nước và nước trời trong vụ mùa 2010 65 4.2. ðánh giá kết quả thí nghiệm vụ xuân 2011 105 4.2.1. ðánh giá khả năng chịu hạn ở từng giai ñoạn khi xử lý hạn nhân tạo ñối với các mẫu giống tham gia thí nghiệm 105 4.2.2. ðánh giá bộ rễ của các mẫu giống qua từng giai ñoạn xử lý hạn 109 4.2.3 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống qua 3 giai ñoạn xử lý hạn 116 4.3. ðề xuất mô hình cây lúa chịu hạn 121 4.4 Xếp loại khả năng chịu hạn và năng suất của các mẫu giống lúa tham gia thí nghiệm 124 5. KẾT LUẬN VÀ ðỀ NGHỊ 127 5.1. Kết luận 127 5.2. ðề nghị 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO 128 PHỤ LỤC 138 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TGST : Thời gian sinh trưởng S.E.S : Hệ thống ñánh giá tiêu chuẩn trên cây lúa CURE : Chương trình nghiên và phát triển lúa cho vùng khó khăn FAO : Tổ chức Nông lương thế giới CIAT : Trung tâm Nông nghiệp nhiệt ñới Quốc tế WMO : Tổ chức khí tượng thế giới IRRI : Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRAT :Viên Nghiên cứu Nông nghiệp nhiệt ñới IIAT : Viện Nông nghiệp nhiệt ñới Quốc tế ICA : Viện Nông nghiệp Cô-lôm-bia IAC : Viện Nông nghiệp Campinas TLNM : Tỷ lệ nảy mầm KNCH : Khả năng chịu hạn NS : Năng suất TLHC : Tỷ lệ hạt chắc M1000 : Khối lượng 1000 hạt KLBR : Khối lượng bộ rễ CDBR : Chiều dài bộ rễ CCCC : Chiều cao cuối cùng Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vi DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 4.1 Tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ rễ mầm ñen, chiều dài rễ mầm, khối lượng rễ mầm sau khi xử lý hạt bằng dung dịch KClO 3 3% 61 4.2 Tỷ lệ rễ mầm, tỷ lệ rễ mầm ñen, chiều dài rễ mầm, khối lượng rễ mầm sau khi xử lý hạt bằng dung dich saccarozin (1%) 63 4.3a Lượng mưa và số ngày mưa trong vụ mùa năm 2010 65 4.3b Lượng mưa và số ngày mưa trong vụ xuân năm 2011 65 4.4 ðánh giá khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa thí nghiệm trong ñiều kiện nước trời 67 4.5 Chiều dài rễ, số lượng rễ, khối lượng rễ của các mẫu giống trong 2 ñiều kiện ñủ nước và nước trời khi thu hoạch 68 4.6 Một số ñặc ñiểm hình thái của các mẫu giống lúa tham gia thí nghiệm 73 4.7 Một số ñặc ñiểm nông học của cây mạ của các mẫu giống tham gia thí nghiệm 76 4.8 Thời gian sinh trưởng của các mẫu giống lúa ở hai ñiều kiện môi trường 77 4.9a ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây và chiều cao cây của các mẫu giống cấy trong ñiều kiện ñủ nước, vụ mùa 2010 82 4.9b4 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây và chiều cao cây của các mẫu giống cấy trong ñiều kiện nước trời, vụ mùa 2010 83 4.10a ðộng thái tăng trưởng số nhánh của các mẫu giống trong ñiều kiện ñủ nước, vụ mùa 2010 87 4.10b ðộng thái tăng trưởng số nhánh của các mẫu giống trong ñiều kiện nước trời, vụ mùa 2010 88 4.11 Chiều dài, chiều rộng và góc lá ñòng ở 2 ñiều kiện ñủ nước và nước trời 92 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. vii 4.12 Cấu trúc bông của các mẫu giống ở hai ñiều kiện ñủ nước và nước trời 94 4.13 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của các mẫu giống tham gia thí nghiệm ở 2 ñiều kiện ñủ nước và nước trời 99 4.14a Khả năng chống chịu một số loại sâu bệnh hại của các mẫu giống thí nghiệm ở ñiều kiện ñủ nước, vụ mùa 2010 103 4.14b Khả năng chống chịu một số loại sâu bệnh hại của các mẫu giống thí nghiệm ở ñiều kiện nước trời, vụ mùa 2010 104 4.15 ðánh giá khả năng chịu hạn nhân tạo của các mẫu giống tham gia thí nghiệm ở 3 giai ñoạn 106 4.16a Chiều dài rễ, số lượng rễ, khối lượng rễ, khối lượng thân, lá và tỷ lệ rễ/thân, lá trong thí nghiệm hộp rễ ở giai ñoạn ñẻ nhánh 111 4.16b Chiều dài rễ, số lượng rễ, khối lượng rễ, khối lượng thân, lá và tỷ lệ rễ/thân, lá trong thí nghiệm hộp rễ ở giai ñoạn làm ñòng 113 4.16c Chiều dài rễ, số lượng rễ, khối lượng rễ, khối lượng thân, lá và tỷ lệ rễ/thân, lá trong thí nghiệm hộp rễ ở giai ñoạn trỗ-chín 115 17a Số bông hữu hiệu của các mẫu giống qua 3 giai ñoạn xử lý hạn và không xử lý hạn 116 4.17b Tỷ lệ hạt chắc/bông của các mẫu giống tham gia thí nghiệm qua 3 giai ñoạn xử lý hạn và không xử lý hạn. 119 4.17c Khối lượng 1000 hạt và năng suất cá thể của các mẫu giống tham gia thí nghiệm qua 3 giai ñoạn xử lý hạn và không xử lý hạn 120 4.18 Tóm tắt phần lựa chọn trên một số chỉ tiêu chính a 123 4.19 Các mẫu ñược chọn trên một số chỉ tiêu chính 123 4.20 Xếp loại các giống lúa theo khả năng chịu hạn, ñặc ñểm bộ rễ, tỷ lệ nảy mầm, tỷ lệ rễ mầm ñen và năng suất cá thể 125 4.16 ðộ ẩm ñất trước và sau khi xử lý hạn qua 3 giai ñoạn 157 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. viii DANH MỤC ðỒ THỊ STT Tên ñồ thị Trang 4.1 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của một số mẫu giống ở ñiều kiện ñủ nước 84 4.2 ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây của một số mẫu giống ở ñiều kiện nước trời 84 4.3 Suy giảm về chiều cao của các mẫu giống ở hai ñiều kiện ñủ nước và nước trời 85 4.4 ðộng thái tăng trưởng số nhánh của các mẫu giống thí nghiệm trong ñiều kiện ñủ nước 89 4.5 ðộng thái tăng trưởng số nhánh của các mẫu giống thí nghiệm trong ñiều kiện nước trời 89 4.6 Sự suy giảm về số nhánh hữu hiệu của cá mẫu giống ở hai ñiều kiện ñủ nước và nước trời 90 4.7 Sự suy giảm về số bông hữu hiệu qua các lần xử lý hạn nhân tạo và không xử lý hạn 118 4.8 Sự suy giảm về tỷ lệ hạt chắc/bông qua các lần xử lý hạn nhân tạo và không xử lý hạn 118 4.8 Sự suy giảm về năng suất cá thể qua các lần xử lý hạn nhân tạo và không xử lý hạn 121 Trường ðại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………………………. 1 1. MỞ ðẦU 1.1. Tính cấp thiết của ñề tài Lúa gạo là một trong những cây lương thực quan trọng của con người. Trên thế giới, cây lúa ñược xếp vào vị trí thứ 2 sau cây lúa mỳ về diện tích và sản lượng. Ở châu Á, lúa gạo ñược coi là cây lương thực quan trọng nhất, chiếm diện tích 135 triệu ha trong tổng số 148,4 triệu ha của thế giới. Hiện nay nhu cầu lúa gạo cho con người ngày một tăng, theo dự báo của tổ chức FAO cho những năm 1990 - 2025 thì lúa gạo phải sản xuất mỗi năm tăng 2,1% là cần thiết cho sự bảo hộ tăng dân số 1,7% mỗi năm. Nhưng trong 148,4 triệu ha ñất trồng lúa hiện nay, có khoảng 20% diện tích ñất ñang canh tác trong ñiều kiện khô hạn hoặc phụ thuộc vào ñiều kiện nước mưa tự nhiên. Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông nghiệp ñã ñược báo ñộng trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần ñây. Năm 2004, một trận hạn hán khắc nghiệt tại nhiều nước thuộc châu Á ñã không chỉ dẫn ñến thiệt hại lớn về nông nghiệp, mà còn ñẩy hàng triệu người lâm vào cảnh ñói nghèo. Khô hạn sẽ là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng ñến an toàn lương thực của thế giới. Mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tưới ñã tăng gấp 2 ñến 3 lần so với 30 năm trước ñây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi vì sử dụng giống lúa cải tiến ở những vùng này rất khó khăn do môi trường không ñồng nhất và biến ñộng, hơn nữa tạo giống chịu hạn thích nghi cho ñiều kiện khó khăn này còn rất hạn chế [27]. Tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là vô tận bên cạnh ñó là áp lực dân số kèm theo sự phát triển ñô thị, sự kiện ấy sẽ làm tăng nhu cầu nước phục vụ cho dân sinh và cho phát triển công nghiệp. Do ñó sự khan hiếm nước là vấn ñề ñang ñược dự báo rất cấp thiết trên quy mô toàn cầu. Ở Việt Nam, diện tích canh tác lúa khoảng 4,36 triệu ha, trong ñó có 2,2 triệu ha là ñất thâm canh, chủ ñộng tưới tiêu nước, còn lại hơn 2,1 triệu ha [...]... t t, năng su t khá, ph c v cho s n xu t các vùng khó khăn v nư c tư i và làm v t li u cho công tác lai t o gi ng lúa có kh năng ch u h n Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 2 1.2.2 Yêu c u ðánh giá sinh trư ng, phát tri n c a các m u gi ng ñưa vào chương trình ch n gi ng lúa ðánh giá năng su t và các y u t c u thành năng su t c a các m u gi ng lúa các. .. khác nhau ðánh giá kh năng ch u h n c a các m u gi ng giai ño n n y m m ðánh giá kh năng ch u h n c a các m u gi ng các giai ño n sau c y ðánh giá sơ b kh năng ch u h n c a các m u gi ng trong ñi u ki n canh tác nh nư c tr i 1.3 Ý nghĩa khoa h c và th c ti n c a ñ tài ð tài ñư c th c hi n d a trên vi c ñánh giá kh năng ch u h n, sinh trư ng phát tri n và các y u t c u thành năng su t cũng như kh năng ch... nh và ch n t o ra các gi ng lúa có kh năng ch u h n ñã tr thành m t trong nh ng v n ñ c p thi t hi n nay Xu t phát t yêu c u trên c a th c t và nh ng v n ñ b c thi t hi n nay chúng tôi ti n hành nghiên c u ñ tài: ðánh giá sinh trư ng, phát tri n và kh năng ch u h n c a các m u gi ng ph c v công tác ch n gi ng lúa 1.2 M c ñích và yêu c u 1.2.1 M c ñích ðánh giá và ch n l c ñư c các m u gi ng có kh năng. .. mô t các gi ng lúa ch u h n Nh t B n cao cây và s d nh ít v i lá dài, bông dài, d ñ , ch u h n và ch u phân kém Trong m t thí nghi m h n h p h t, các gi ng lúa c n Nh t B n có kh năng c nh tranh cao hơn các gi ng lúa nư c d a trên s h t/khóm M c ñ c nh tranh cao hơn c a các gi ng lúa c n liên quan ñ n ki u cây, kh năng sinh trư ng và b r ăn sâu Khi nghiên c u 25 d ng lúa c n và lúa nư c, Chang và cs... u h sinh thái lúa khác nhau và hình thành h sinh thái lúa c n, lúa nư c sâu, lúa n i, lúa m n,… D a vào ñ c ñi m tính bi n d và di truy n này mà con ngư i không ng ng thành công trong công tác lai t o và ch n l c gi ng cây tr ng, nhi u ki u gen m i cho năng su t cao, ch ng ch u t t và ph m ch t t t ñư c ch n t o ra nhi u gi ng lúa ch ng ch u h n t t và cho năng su t cao ð nghiên c u v n ñ này nh ng... c ñư c phát tri n b i IRRI sinh trư ng t t trên ñ t d c T i IRRI, De Datta và cs (1974), trích d n qua [63] ñã ch ng minh r ng các gi ng lúa ñư c ch n t o thích h p cho canh tác ñ t th p có năng su t vư t so v i các gi ng lúa ch u h n Các gi ng lúa ch u h n Nh t B n có ñ c ñi m hình thái và sinh lý khác bi t so c i các gi ng lúa nư c, có th là do s thích nghi c a chúng v i ñi u ki n ñ t ñai và s thi... thù và khác bi t, lúa ch u h n là ngu n gen quý cho công tác lai t o, ch n l c, b sung các tính tr ng ñ c trưng như tính ch u rét, ch ng ch u sâu b nh và tính ch u h n… cho cây lúa V n ñ hi n nay là năng su t c a lúa tr ng c n r t th p Vì v y, nhi m v c a các nhà ch n gi ng c n bao g m c vi c ti n hành c i thi n năng su t cho các gi ng lúa có kh năng ch u h n ð tài th c hi n nh m m c ñích ñánh giá các. .. u ñư c h n hán S khác nhau gi a lúa nư c và lúa c n là kh năng ch u h n Các gi ng lúa c n tr ng trong ñi u ki n ru ng c n v n sinh trư ng, phát tri n bình thư ng như trong ñi u ki n ru ng nư c và lúa c n phát tri n t lúa nư c mà thành Nguy n Th Trâm, 1998 [40], cho r ng quá trình thu n hóa lâu dài các nhóm lúa thích ng v i ñi u ki n canh tác khác nhau ñư c hình thành và xu t hi n bi n d khác bi t ñáng... chia lúa c n ra làm 2 d ng: - Lúa c n th c s (lúa r y): là lo i lúa thư ng ñư c tr ng trên các tri n d c c a ñ i núi không có b ngăn và luôn luôn không có nư c trên b m t ru ng Cây lúa hoàn toàn s d ng lư ng nư c mưa ng m vào ñ t ñ sinh trư ng và phát tri n Trư ng ð i h c Nông Nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ khoa h c nông nghi p ……………………… 5 - Lúa c n không hoàn toàn (lúa nư c tr i): là lo i lúa tr... mưa và luân canh cây tr ng; và ch t lư ng h t ch p nh n ñư c 2.3 Tình hình nghiên c u lúa c n và lúa ch u h n trên th gi i và Vi t Nam 2.3.1 Ngu n g c và s phân b c a cây lúa c n, lúa ch u h n Lúa nói chung và lúa c n nói riêng là m t trong nh ng cây tr ng c xưa nh t c a loài ngư i Có nhi u ý ki n khác nhau v s xu t hi n c a lúa tr ng Nhi u ý ki n th ng nh t cho r ng lúa tr ng xu t hi n châu Á cách