nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa nếp tan tròn ( oryza stiva l. var . japonica ) trồng tại thôm mòn huyện thuận châu sơn la

1 DANH MỤC BẢNG Biểu 1.1. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của toàn thế giới 10 trong vài thập kỷ gần đây 10 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của 9 nước có sản lượng lúa hàng đầu thế giới 11 Bảng 1.3: Năng suất, diện tích và sản lượng gạo Việt Nam trong những thập kỷ gần đây 13 Bảng 3.1: Các giai đoạn phát triển của cây lúa theo mã số 35 Bảng 3.2: Phương pháp nghiên cứu tính trạng hình thái 35 Bảng 3.3: Phương pháp nghiên cứu tính trạng nông học 37 Bảng 3.4: Phương pháp nghiên cứu tính trạng năng suất 38 Bảng 4.1: chiều dài và chiều rộng lá công năng 52 Bảng 4.2: Chiều dài và chiều rộng lá đòng 54 Bảng 4.3: Kích thước lớp cutin của lá (n=30) 60 Bảng 4.4: Chiều cao thân giống nếp tan tròn 68 Bảng 4.5: chiều dài bông giống lúa nếp tan tròn cổ truyền 92 Bảng 4.6 : Thời gian sinh trưởng của giống lúa nếp tan tròn cổ truyền 95 Bảng 4.7: Các yếu tó cấu thành năng suất lúa 99 Bảng 4.7: các đặc điểm về hình thái hạt 102 Bảng 4.7: Chất lượng cơm của giống nếp tan tròn 104 2 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1. Giống lúa nếp tan tròn và giống N87được trồng ở xã Thôm Mòn,huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La 31 Giống đối chứng là N87, số liệu của giống được tham khảo từ thành viên của nhóm nghiên cứu: Phạm Quốc Cường 31 Hình 4.1: Lá của giống nếp tan tròn 49 Hình 4.2: Lá của giống nếp tan tròn và giống lúa N87 49 Hình 4.3: Thìa lìa lá lúa 50 Hình 4.5: Lúa nếp tan tròn giai đoạn 9, (A, B) lá đòng thẳng đứng và vẫn giữ màu xanh tự nhiên vụ đông xuân năm 2012-2013 59 Hình 4.6. Chi tiết về tầng cutin giống nếp tan tròn 61 Hình 4.7: Cấu tạo một phần phiến lá đòng giống nếp tan tròn 63 Hình 4.8. Cấu tạo gân chính giống nếp tan tròn 64 Hình 4.10. Góc thân giống nếp tan tròn và giống N87 71 Hình 4.11. Tầng mô cứng nằm sát biểu bì giống nếp tan tròn 74 Hình 4.12: Cấu tạo thân giống nếp tan tròn (A), và giống TD2-5 (B) 75 Hình 4.13: Cấu tạo thân lóng gốc giống nếp tan tròn cuối giai đoạn 3 77 Hình 4.14: Lát cắt ngang lóng gốc giai đoạn 8 77 Hình 4.15: cấu tạo chi tiết bó dẫn giống nếp tan tròn 79 Hình 4.16. Cấu tạo thân long thứ 2 giống nếp tan tròn giai đoạn 6 81 Hình 4.17. Quá trình hình thành khoang khí ở thân giống nếp tan tròn 82 Hình 4.18: Hình thái ngoài rễ giống lúa nếp tan tròngiai cuối giai đoạn 4 85 Hình 4.19. Rễ mới mọc của giống nếp tan tròn sau 24h 86 Hình 4.20. Lát cắt ngang chi tiết rễ giống nếp tan tròn 86 Hình 4.21: Lát cắt ngang vỏ ngoài của rễ lúa nếp tan 88 Hình 4.22. Sự dung sinh hình thành nên khoang khí giống nếp tan tròn 88 3 Hình 4.23: lát cắt ngang rễ giống nếp tan tròn 89 Hình 4.24: Rễ bên đang hình thành ở phần rễ mà lông hút mới rụng đi, nội bì chưa hóa gỗ 90 Hình 4.25: Giống lúa nếp tan trong cổ truyền giai đoạn chín sữa 94 Bông lúa nổi trên mặt ruộng 94 Hình 4.27. Giống lúa nếp tan tròn gia đoạn làm đòng vụ mùa năm 2013 98 Hình 4.26: hình thái ngoài hạt gạo giống nếp tan tròn 103 4 MỤC LỤC MỞ ĐẦU 4 1. Đặt vấn đề 6 2. Mục tiêu đề tài 8 3. Nội dung nghiên cứu 8 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9 1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 9 1.1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới 9 1.1.2. Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 12 1.2. Tình hình nghiên cứu lúa trong và ngoài nước 16 1.2.1. Tình hình nghiên cứu lúa trên thế giới 16 1.2.2. Tình hình nghiên cứu lúa trong nước 20 1.3. Những nghiên cứu về hình thái cây lúa 26 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1. Đối tượng nghiên cứu 31 2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 31 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu 31 2.2.2. Thời gian nghiên cứu 32 2.3. Phương pháp nghiên cứu 32 23.1. Cơ sở khoa học và cơ sở thực tiễn 32 2.3.1.1. Cơ sở khoa học 32 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ngoài đồng ruộng 34 * Phương pháp nghiên cứu tính trạng hình thái, nông học 34 2.3.2.2. Phương pháp nghiên cứu tính trạng nông học (bảng 2.3) 37 2.3.3. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 43 5 CHƢƠNG 3. ĐẶC ĐIỂM ĐỊA HÌNH, KHÍ HẬU HUYỆN THUẬN CHÂU, TỈNH SƠN LA 45 3.1. Đặc điểm địa hình tỉnh Sơn La 45 3.2. Khí hậu huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La 45 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 47 4.1. Đặc điểm hình thái, giải phẫu của giống lúa nếp tan tròn 47 4.1.1. Đặc điểm hình thái và giải phẫu lá 47 4.1.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu thân 67 4.1.3. Đặc điểm hình thái, giải phẫu rễ 83 4.2. Một số tính trạng về hình thái bông 91 4.2.1. Chiều dài cổ bông 91 4.2.2. Chiều dài bông 92 4.2.3. Trục bông 92 4.3. Một số tính trạng nông học 93 4.3.1. Khả năng đẻ nhánh 93 4.3.2. Độ rụng hạt 94 4.3.3. Thời gian sinh trưởng 95 4.4. Các yếu tố cấu thành năng suất 98 4.5. Các đặc điểm về hính thái và chất lượng hạt 102 4.6. Đánh giá mốt số khả năng chống chịu của giống 104 4.6.1. Khả năng chịu rét của mạ 104 4.6.2. Khả năng chống sâu bệnh của giống nếp tan tròn 105 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO 109 6 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề An ninh lương thực là yêu cầu cấp thiết hiện nay, biến đổi khí hậu làm giảm năng suất, chất lượng cây trồng. Trong khi đó nhu cầu về lương thực lại không ngừng tăng lên - một nghịch lý buộc các nhà khoa học phải nỗ lực hết mình trong quá trình tìm tòi, nghiên cứu, lai tạo các giống cây con thích ứng với môi trường, cho năng suất và chất lượng cao nhằm đảm bảo nhu cầu và chất lượng cuộc sống cho con người trước mắt cũng như lâu dài. Ở Việt Nam những năm gần đây, các nhà khoa học trong lĩnh vực nông nghiệp đã có những nỗ lực to lớn nhằm tìm tòi, lựa chọn, lai tạo số lượng lớn các loại giống lúa mới, cho năng suất vượt trội góp phần giải quyết vấn đề lương thực. Tuy nhiên trong quá trình canh tác, các giống lúa lai mới cũng bộc lộ không ít những hạn chế nhất định, như hiện tượng thoái hóa về sản lượng cũng như chất lượng sau khi gieo trồng hai hay ba mùa vụ, về chất lượng gạo nói chung không được đánh giá cao bằng các giống lúa thuần đã có lâu đời, và khả năng chống chịu với sâu bệnh, khí hậu khắc nghiệt không cao. Để đảm bảo duy trì và phát triển các sản phẩm nông nghiệp nói chung ngoài việc nghiên cứu, lai tạo các giống lúa lai mới có năng suất cao cần có chiến lược lưu giữ các giống lúa bản địa đã được cha ông ta canh tác, phát triển hàng trăm năm nay. Các giống lúa bản địa về năng suất có thể kém hơn các giống lúa lai hiện nay, nhưng những đặc điểm di truyền nổi trội mang tính lâu dài, bền vững mà các giống lúa lai mới bây giờ không thể nào có được. Đó là rất ít thoái hóa, khả năng chống chịu với thời tiết khắc nhiệt như: rét đậm, sâu bệnh tốt và chất lượng gạo được người tiêu dùng đánh giá cao. Trong các giống lúa quý hiếm bản địa hiện nay được bà con các dân tộc canh tác, đặc biệt các giống lúa bản địa ở vùng núi cao Tây Bắc, phải kể đến 7 giống lúa nếp tan tròn do bà con dân tộc Thái gieo trồng hàng trăm năm nay tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Giống lúa này được bà con dân tộc Thái canh tác và lưu giữ qua hàng trăm năm bằng biện pháp thủ công nhưng chất lượng không thay đổi theo thời gian. Tuy nhiên, do đời sống của người dân sinh sống tại các tỉnh vùng núi phía Bắc nói chung và ở tỉnh Sơn La nói riêng còn quá thấp, đặc biệt là đồng bào các dân tộc, bởi vậy nhiều giống lúa bản địa tuy có phẩm chất tốt, nhưng gặp hạn chế về năng suất nên người nông dân phần đa bỏ canh tác các giống địa phương sang canh tác các giống lúa lai, giảm đói nghèo. Giống lúa nếp tan tròn cho gạo nếp dẻo, có hương rất thơm, hạt gạo tròn màu trắng đục và chất lượng hơn hẳn các giống lúa lai cũng đang được gieo trồng phổ biến trên địa bàn như giống N87, N97. Ngoài những đặc điểm nổi trội về chất lượng hạt của giống nếp tan tròn, giống lúa này còn có điểm nổi trội hơn các giống lúa lai về khả năng chịu rét và chống chịu sâu hại. Tuy nhiên năng suất của giống không cao, ảnh hưởng đến sản lượng và lợi nhuận của người dân, mặc dù giá thành của lúa gạo nếp tan cao hơn so với những loại gạo khác. Chúng tôi hy vọng những nghiên cứu về các đặc điểm sinh học, sinh thái, nông học liên quan đến năng suất, tính chống chịu của giống nếp tan có thể sử dụng làm nền tảng cho bảo tồn và phát triển nguồn gen quý này. Xuất phát từ những cơ sở lý luận và thực tiễn nói trên, để góp phần nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của các giống lúa cổ truyền được gieo trồng tại huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La. Nhằm thúc đẩy quá trình chọn lọc, lưu giữ các giống lúa thuần bản địa có chất lượng hạt cao, khả năng chống chịu với điều kiện khí hậu, sâu hại tốt nên tôi chọn cho đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa nếp tan tròn (Oryza sativa L. var. japonica) trồng tại xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu, Sơn La”. 8 2. Mục tiêu đề tài Nghiên cứu các đặc điểm sinh học, sinh thái của giống lúa nếp tan tròn, từ đó làm cơ sở đề xuất giải pháp bảo tồn và phát triển giống lúa nếp tan tròn tại huyện Thuận Châu, Sơn La. 3. Nội dung nghiên cứu - Nghiên cứu các tính trạng hình thái, nông học của giống lúa nếp tan tròn. - Nghiên cứu các đặc điểm giải phẫu của giống lúa nếp tan tròn. - Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học liên quan đến năng suất và chất lượng hạt. - Nghiên cứu khả năng chống chịu của giống lúa đối với nhiệt độ thấp và sâu bệnh. - Nghiên cứu phương pháp chọn lọc, lưu giữ giống truyền thống của người dân 9 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 1.1.1. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới Cây lúa thuộc họ Lúa (Poaceae hay Graminae). Lúa trồng phổ biến hiện nay có tên khoa học là Oryza sativa L. var. japonica , được thuần hoá từ cây lúa dại, trải qua quá trình chọn lọc, biến đổi lâu dài tạo nên loài lúa trồng như hiện nay. Mặc dù còn nhiều bất đồng về nguồn gốc xuất xứ của cây lúa nhưng đa số ý kiến đều cho rằng tổ tiên cây lúa có nguồn gốc ở khu vực Vân Nam (Trung Quốc) và Nam Á, trong đó có Việt Nam. Các tiêu bản lúa dại và di chỉ khảo cổ đã chứng minh điều đó. Việt Nam có vinh dự được coi là cái nôi Đông của nền văn minh lúa nước. Hiện nay trên thế giới có hơn 100 quốc gia trồng lúa nước ở hầu hết các châu lục, với tổng diện tích canh tác khoảng 153,8 triệu hecta (IRRI, 1996) [13]. Tuy nhiên sản xuất lúa gạo vẫn tập trung chủ yếu ở các nước châu Á, nơi chiếm 90% diện tích về gieo trồng và sản lượng [6], trong đó Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất (44,1 triệu ha) tiếp đến là Trung Quốc (khoảng 30,4 triệu ha) (FAOFAST, 2011) [8]. Qua kết quả nghiên cứu của FAOSTAT (2011) [6] cho thấy về diện tích canh tác lúa có xu hướng tăng mạnh là khoảng từ thập kỷ 60 đến thập kỉ 90, sau đó tăng chậm dần và có xu hướng ổn định vào thập kỷ năm đầu của thế kỷ XXI. Năng suất trên đơn vị diện tích cũng có chiều hướng tăng mạnh trong 4 thập kỷ cuối thế kỷ XX. Năng suất từ 18,7 tạ/ha năm 1961 lên 38,9 tạ/ha năm 2000 và đạt 43,3 tạ/ha năm 2010. Năng suất trong 4 thập kỷ cuối thế kỷ XX tăng nhanh có thể giải thích do giai đoạn từ 1961 - 2000 cuộc cách mạng xanh về giống lúa và kỹ thuật canh tác có nhiều cải biến, thuốc hóa học và thuốc trừ sâu bệnh được sử dụng phổ biến. 10 Sang những năm đầu thế kỷ XXI người ta có xu hướng hạn chế sử dụng chất hóa học vào thâm canh lúa, chú trọng chỉ tiêu chất lượng hơn số lượng nên năng suất có xu hướng tăng chậm lại. Sản lượng trong 5 năm đầu tiên của thế kỷ XXI (từ 2000 đến 2005) sản lượng lúa tăng không đáng kể (từ 598,97 triệu tấn lên 618,53 triệu tấn) nhưng từ 2005 đến 2011 sản lượng lúa tăng nhanh đạt tới 722,76 triệu tấn. Trong giai đoạn sau có sự tăng nhanh về sản lượng do ở giai đoạn này khoa học kỹ thuật trong chọn giống phát triển, có nhiều giống lúa lai, ngắn ngày và năng suất cao được đưa vào sử dụng. Đặc biệt là ở các nước có nền khoa học kỹ thuật phát triển năng suất lúa cao hơn hẳn. Bảng 1.2 [8] mô tả số liệu thống kê 10 nước có sản lượng lúa hàng đầu thế giới. Biểu 1.1. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của toàn thế giới trong vài thập kỷ gần đây Năm Diện tích (triệu ha) Năng suất (tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) 1961 115,50 18,7 215,65 1970 133,10 23,8 316,38 1980 144,67 24,7 396,87 1990 146,98 35,3 518,23 2000 154,11 38,9 598,97 2004 151,02 40,3 608,37 2008 160,21 42,97 688,52 2010 161,76 43,3 701,12 2011 164,12 44,03 722,76 (Nguồn: FAOSTAT, 2011)[8] Theo số liệu bảng 1.2, trong 9 nước có sản lượng gạo cao nhất từ 10 triệu tấn trở lên thì có 8 nước nằm ở Châu Á, chỉ có một đại diện không thuộc [...] .. . 2.1 Giống lúa nếp tan tròn và giống N87được trồng ở xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La Giống đối chứng là N87, số liệu của giống được tham khảo từ thành viên của nhóm nghiên cứu: Phạm Quốc Cường 2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 2.2 .1 Địa điểm nghiên cứu Giống lúa được trồng, theo dõi nghiên cứu tại xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu, Tỉnh Sơn La Các chỉ tiêu giải phẫu được thực hiện tại phòng .. . dân gieo trồng với diện tích nhỏ để giữ giống, trong quá trình sản xuất tập quán canh tác của người dân còn lạc hậu, trình độ hạn chế nên ảnh hưởng năng suất lúa Nếp tan tròn là giống lúa địa phương, được người dân trồng từ lâu nhưng phân bố không đều ở các xã của huyện Thuận Châu, hiện tại giống nếp tan tròn chủ yếu được trồng tại xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu Giống nếp tan tròn là giống lúa cây cao ,.. . với các điều kiện ngoại cảnh bất lợi, hay khả năng chống gẫy đổ chưa được các tác giả chú ý nhiều 30 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài tôi nghiên cứu giống lúa nếp tan cổ truyền của đồng bào dân tộc Thái, trồng tại xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu, tỉnh Sơn La GIỐNG NẾP TAN TRÒN GIAI ĐOẠN 8 GIỐNG N87 GIAI ĐOẠN 8 Hình 2.1 Giống. .. muốn và bồi dục chúng thành giống mới Vì vậy, trước khi muốn tạo ra các giống lúa mới có nhiều ưu điểm cần nghiên cứu những đặc điểm sinh học nông học các giống lúa thuần địa phương mang phẩm chất tốt, từ đó làm cơ sở lai tạo ra các giống mới có phẩm chất tốt, ổn định 32 2.3 . 1.2 Cơ sở thực tiễn Huyện Thuận Châu là một trong những huyện miền núi nghèo của tỉnh Sơn La, sản xuất nông nghiệp chủ yếu mang .. . được thành lập ở các châu lục và tiểu vùng sinh thái khác nhau như IRAT, EAT, CIAT, ICRISAT [43] Tại các viện này việc chọn lọc và lai tạo các giống lúa cũng được ưu tiên hàng đầu Chỉ tính riêng viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế (IRRI) cũng đã lai tạo và đưa ra sản xuất hàng nghìn giống lúa tốt Hiện nay viện IRRI đang tập trung vào nghiên cứu chọn tạo ra các giống lúa có năng suất siêu cao (siêu lúa) c .. . sản xuất hạt lai 3 dòng được hoàn thiện và đưa vào sản xuất năm 1975 Năm 1996, Trung Quốc lại thành công với qui trình sản xuất lúa lai 2 dòng Chiến lược nghiên cứu phát triển lúa lai của Trung Quốc trong thế kỷ XXI là phát triển lúa lai 2 dòng và đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai 1 dòng và lúa lai siêu cao sản nhằm tăng năng suất và sản lượng lúa gạo của đất nước ( Lin, S.C, 200 1)[ 41] Ở Thái Lan, từ năm .. . cuộc cách mạng xanh về cải tiến giống lúa Viện nghiên cứu giống lúa trung ương của Ấn Độ được thành lập vào năm 1946 tại Cuttuck bang Orisa đóng vai trò đầu tầu trong việc nghiên cứu, lai tạo các giống lúa mới phục vụ cho sản xuất Ngoài ra tại các bang của Ấn Độ đều có các cơ sở nghiên cứu, trong đó các cơ sở quan trọng ở Madrasheydrabat, Kerala, hoặc Viện Nghiên cứu cây trồng cạn Á nhiệt đới (ICRISAT ). . . thu nhập và làm thuần một số giống lúa địa phương, đưa các giống lúa cổ truyền vào trồng ở miền Nam và miền Bắc của nước này (Hoang, C.H, 199 9) [40] Ở Nhật Bản việc đưa ra giống Tongil đã tạo ra bước nhảy vọt về năng suất lúa (Ito và cs, 200 0) [39] 17 Ở Mỹ, năm 1926 J.W Jones đã bắt đầu nêu vấn đề ưu thế lai của lúa khi khảo sát lúa ở Đài Loan, hai nhà khoa học đề xuất vấn đề sản xuất lúa lai thương .. . đai, phân bón và công cụ sản xuất và khí hậu Nếu không có giống thì không thể sản xuất ra một loại nông sản nào cả Vì thế việc nghiên cứu chọn lọc, lai tạo giống đã được các nhà khoa học, các viện nghiên cứu và các trường đại học nông nghiệp ưu tiên hàng đầu Vào đầu những năm 1960, viện nghiên cứu lúa gạo quốc tế (IRRI) đã được thành lập tại Losbanos, Laguna, Philippin Sau đó các viện nghiên cứu nông nghiệp .. . Thực vật, khoa Sinh học, Trường ĐH Sư phạm Hà Nội 31 2.2 .2 Thời gian nghiên cứu Đề tài được tiến hành từ tháng 1 năm 2013 đến tháng 10 năm 2013, theo dõi trong vụ Thu đông (1 5/1 – 27/6/201 3) và vụ Xuân hè (1 /7 10/11/201 3) 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 2 3.1 Cơ sở khoa học và cơ sở thực tiễn 2.3 . 1.1 Cơ sở khoa học Cây lúa thuộc họ Lúa (Poaceae) có hoa tự thụ phấn, tỷ lệ giao phấn rất ít nên đặc điểm di truyền . đề tài Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất của giống l a nếp tan tròn (Oryza sativa L. var. japonica) trồng tại xã Thôm Mòn, huyện Thuận Châu, Sơn La . 8. dung nghiên cứu - Nghiên cứu các tính trạng hình thái, nông học của giống l a nếp tan tròn. - Nghiên cứu các đặc điểm giải phẫu của giống l a nếp tan tròn. - Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học. tài Nghiên cứu các đặc điểm sinh học, sinh thái của giống l a nếp tan tròn, từ đó l m cơ sở đề xuất giải pháp bảo tồn và phát triển giống l a nếp tan tròn tại huyện Thuận Châu, Sơn La. 3.