Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa phương tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh nam định

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Nam Định 11 tỉnh thuộc ĐBSH gồm huyện thành phố nằm toạ độ 19º53' đến 20º vĩ độ Bắc từ 105º55' đến 106º37' kinh độ Đơng Phía Tây Bắc giáp tỉnh Hà Nam, phía Đơng Bắc giáp tỉnh Thái Bình, phía Tây Nam giáp tỉnh Ninh Bình, phía Đơng Nam giáp biển Đông Tỉnh Nam Định nằm vùng ảnh hưởng trực tiếp Tam giác tăng trưởng Hà Nội - Hải Phòng Quảng Ninh tuyến hành lang kinh tế Cơn Minh - Lào Cai - Hà Nội - Hải Phòng, hành lang Nam Ninh - Lạng Sơn - Hà Nội - Hải Phòng vành đai kinh tế ven biển vịnh Bắc Bộ Nông nghiệp tỉnh Nam Định ngành kinh tế quan trọng sản xuất quy mô 106 662 đất nông nghiệp tổng diện tích 164 986 đất tự nhiên Trong nơng nghiệp, sản xuất lúa gạo có vai trò chủ lực việc cung cấp lương thực, thực phẩm, đảm bảo an ninh lương thực cho người dân, đồng thời có vị trí quan trọng phát triển ngành kinh tế khác chăn nuôi, thủy sản, chế biến nơng sản Vì lúa gạo sản xuất hầu khắp địa phương tỉnh với quy mơ 150 nghìn ha, suất trung bình 5,6 tấn/ha/vụ, sản lượng 800 nghìn tấn/năm [3] Tuy nhiên điều kiện canh tác khác gắn liền với môi trường đất nước khác ảnh hưởng đáng kể đến suất lúa gạo địa phương tỉnh Trong đất nhiễm mặn với quy mô 41.016, tập trung huyện Giao Thủy, Hải Hậu, Nghĩa Hưng, Trực Ninh Xuân Trường ảnh hưởng nghiêm trọng đến suất lúa toàn tỉnh năm gần Các số liệu thống kê cho thấy suất lúa vùng nhiễm mặn thấp đáng kể so với vùng không nhiễm mặn năm gần (Sở nông nghiệp PTNT Nam Định, 2009) [3] Biến đổi khí hậu gia tăng nguồn gốc sâu xa nhiễm mặn, đe dọa đến an ninh lương thực đói nghèo cư dân vùng Tình trạng đất nhiễm mặn ngày trở nên nghiêm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất nông nghiệp vùng ven biển giới Việt Nam Nam Định tỉnh chịu tác động mạnh mẽ tượng xâm nhiễm mặn mực nước biển dâng cao, thu hẹp diện tích đất trồng lương thực, thực phẩm Đặc biệt, điều kiện khí hậu toàn cầu biến đổi, tượng băng tan hai cực hệ lụy nước biển dâng nguy cho vùng đất canh tác thấp ven biển Như vậy, đất nhiễm mặn yếu tố gây khó khăn cho chiến lược phát triển lúa gạo ảnh hưởng xa mục tiêu đảm bảo an ninh lương thực khó thành Nghiên cứu yếu tố sinh lý liên quan đến tính chịu mặn lúa, nhà khoa học cho cân nước, thay đổi giá trị yếu tố liên quan đến quang hợp môi trường mặn ức chế trình sinh trưởng, phát triển làm giảm suất lúa Hoạt động sinh lý trao đổi chất lúa bị ức chế điều kiện mặn cân nước, ngộ độc ion cân trao đổi ion [116] Độ mặn cao làm giảm hoạt động quang hợp lúa [15] Các nhà khoa học giới Việt Nam nỗ lực nghiên cứu thu thập, sàng lọc, quy tụ gen chịu mặn vào giống lúa ưu tú nhằm tạo giống lúa có khả chịu mặn cao để ứng phó với điều kiện bất thường biến đổi khí hậu đáp ứng nhu cầu lương thực giới Ngày hoạt động nghiên cứu, khai thác chọn tạo giống lúa chịu mặn tăng cường nhiều nước giới Việt Nam Trong nguồn gen lúa địa phương, địa có vai trò đặc biệt quan trọng việc cải tiến khả chịu mặn lúa Sử dụng nguồn gen lúa địa phương, cổ truyền nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu mặn chứng minh giải pháp sinh học mang tính bền vững có hiệu cao việc ổn định nâng cao suất lúa cho vùng nhiễm mặn [3] Bên cạnh giải pháp sử dụng nguồn gen lúa chống chịu mặn, biện pháp canh tác khác áp dụng loại phân bón khác góp phần cải thiện tính chống chịu mặn, làm tăng suất hiệu kinh tế canh tác lúa nước vùng nhiễm mặn Nghiên cứu biện pháp dinh dưỡng cho lúa đất mặn tiến hành thơng qua việc áp dụng loại phân bón chứa Ca2+ CaO, CaCO3, CaSO4, Ca(NO3)2 có khả làm tăng tích lũy nồng độ proline để điều chỉnh thẩm thấu, gia tăng khả hút nước cây, hạn chế việc hấp thu vận chuyển Na +, Cl- từ rễ vào thân cây, qua làm gia tăng khả chống chịu mặn cho lúa Tuy nhiên cơng trình nghiên cứu nước ta việc sử dụng loại phân bón làm thúc đẩy trình quang hợp, gia tăng tỷ lệ chọn lọc K +:Na+ giảm lượng hút Na+ trồng vấn đề mẻ chưa có nhiều thành tựu Như vấn đề tâm công tác ổn định cải tiến suất lúa vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định biện pháp tổng hợp việc sử dụng giống lúa có khả sinh trưởng, phát triển, chống chịu mặn có tiềm năng suất kết hợp với việc áp dụng loại phân bón thích hợp Do thực đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học số giống lúa địa phương vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định” giải pháp quan trọng cấp thiết góp phần ổn định cải tiến suất lúa cho vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định năm tới Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Xác định số nguồn gen lúa địa phương chịu mặn kỹ thuật canh tác thích hợp có khả ổn định nâng cao suất lúa vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định đặc tính nông sinh học đa dạng di truyền giống lúa địa phương để giới thiệu số giống chịu mặn tốt cho công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn 2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá trạng mức độ ảnh hưởng vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định - Xác định số nguồn gen lúa chịu mặn, góp phần cung cấp vật liệu cho công tác khai thác chọn tạo giống lúa chịu mặn Việt Nam - Tuyển chọnGiới thiệu số nguồn gen lúa chịu mặn, có khả sinh trưởng, phát triển, có tiềm năng suất điều kiện đất nhiễm mặn Nam Định - Bước đầu xây dựng qui trình canh tác thích hợp cho giống lúa chịu mặn, góp phần cải tiến suất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định Ý nghĩa khoa học thực tiễn 3.1 Ý nghĩa khoa học - Kết điều tra thực trạng canh tác lúa xác định yếu tố tiềm hạn chế, sở khoa học cho việc xây dựng kế hoạch nghiên cứu ổn định cải tiến suất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định - Kết nghiên cứu giống đại diện cho tập đoàn lúa địa phương ngân hàng gen trồng quốc gia tập hợp liệu khoa học có giá trị góp phần đánh giá tổng quan tình hình sinh trưởng, phát triển, chống chịu tiềm năng suất giống lúa địa phương vùng nhiễm mặn Nam Định - Kết đánh giá đa dạng di truyền, khả sinh trưởng, chống chịu, thích ứng, yếu tố cấu thành suất giống triển vọng sở để xác định giống lúa chịu mặn, góp phần cung cấp nguồn gen lúa chịu mặn cho chương trình chọn tạo giống lúa giới thiệu khuyến cáo nguồn gen lúa chịu mặn cho sản xuất - Quy trình canh tác giống lúa chịu mặn giải pháp khoa học để ổn định cải tiến suất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Giống lúa chịu mặn kỹ thuật canh tác thích hợp cho suất, chất lượng hiệu cao chứng việc sử dụng giải pháp sinh học công tác cải tiến suất, nâng cao sản lượng, an ninh lương thực, góp phần ổn định sinh kế cho cư dân vùng nhiễm mặn Nam Định Tính đóng góp đề tài - Xác định đa dạng di truyền nguồn gen lúa chịu mặn gồm phân nhóm khác với nguồn gen điển hình với mức độ tương đồng 0,78 - Xác định số tiêu sinh lý liên quan tới chịu mặn giai đoạn nguồn gen lúa địa, bao gồm cường độ quang hợp, độ dẫn khí khổng, cường độ nước, số SPAD hiệu suất lượng tử tối đa (Fv/Fm) - Xác định số tiêu nông sinh học liên quan tới chịu mặn thời kỳ sinh trưởng nguồn gen lúa địa, bao gồm tốc độ lá, tốc độ đẻ nhánh, diện tích xanh khối lượng chất khơ, thời gian làm đòng, số bơng/khóm số hoa phân hóa/bơng - Lựa chọn số nguồn gen lúa địa có khả chịu mặn tốt để giới thiệu cho công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn là: Lúa Chăm, Chăm biển, Cườm, Nếp Ốc Trong giống Nếp Ốc nghiên cứu kỹ thuật canh tác thích hợp cho vùng nhiễm mặn Nam Định với mức phân bón 90 kg N/ha, mật độ 30 khóm/m2 cho suất cao Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5.1 Đối tương nghiên cứu - Nghiên cứu trạng sản xuất lúa vùng đất nhiễm mặn Nam Định: Thông qua hoạt động điều tra thực trạng canh tác lúa vùng nhiễm mặn để xác định yếu tố tiềm hạn chế chủ yếu - Nghiên cứu giống lúa địa phương ưu tú xác định giống lúa chịu mặn: Trên sở nghiên cứu 19 giống lúa ưu tú tập đoàn lúa địa phương thuộc ngân hàng gen trồng quốc gia, tuyển chọn giống chịu mặn tốt - Bước đầu nghiên cứu biện pháp canh tác tổng hợp cho giống lúa chịu mặn nâng cao suất hiệu kinh tế vùng đất nhiễm mặn Nam Định: Được thực giống lúa chịu mặn tốt thơng qua yếu tố canh tác thích hợp, nhằm nâng cao suất, chất lượng hiệu sản xuất 5.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu trạng sản xuất lúa, xác định yếu tố hạn chế sản xuất lúa vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định: Được thực năm 2010 thơng qua hoạt động điều tra, đánh giá tình hình sản xuất lúa huyện ven biển tỉnh Nam Định - Nghiên cứu giống lúa ưu tú đại diện cho tập đoàn lúa địa phương thuộc ngân hàng gen trồng quốc gia: Được thực giai đoạn 2010 -2011 nhóm tiêu: Đa dạng di truyền, hình thái, sinh trưởng, chống chịu, suất - Nghiên cứu biện pháp canh tác tổng hợp: Được thực giai đoạn 2012 – 2013 thông qua yếu tố mật độ, phân bón Các tiêu đánh giá bao gồm sinh lý, sinh trưởng, chống chịu suất CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Biến đổi khí hậu ngun nhân hình thành đất nhiễm mặn 1.1.1 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nhiều nước giới Biến đổi khí hậu (BĐKH) biến động trạng thái trung bình khí hậu tồn cầu hay khu vực theo thời gian từ vài thập kỷ đến hàng triệu năm Những biến đổi gây trình động lực trái đất, xạ mặt trời, gần có thêm hoạt động người [141] Biến đổi khí hậu ngày khơng vấn đề quốc gia hay khu vực mà vấn đề toàn cầu Biến đổi khí hậu tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống mơi trường phạm vi tồn giới Nhiệt độ tăng, mực nước biển dâng cao (Hình 1.1), gây tượng ngập lụt, gây nhiễm mặn nguồn nước, ảnh hưởng đến nông nghiệp, gây rủi ro lớn công nghiệp hệ thống kinh tế - xã hội tương lai.Những thách thức biến đổi khí hậu sản xuất lúa gạo vô quan trọng Phần lớn lúa gạo mà giới sử dụng trồng vùng đất thấp vùng đồng quốc gia Việt Nam, Thái lan, Bangladesh, Ấn Độ nhiều nước khác Những khu vực lại có nguy bị xâm nhập mặn mực nước biển dâng cao, cho thấy cần thiết giống lúa có khả chịu đựng tình trạng ngập nước lẫn độ mặn cao Theo báo cáo FAO (2010), 800 triệu đất toàn giới bị ảnh hưởng nghiêm trọng muối khoảng 20% diện tích tưới (khoảng 45 triệu ha) ước tính bị vấn đề xâm nhập mặn theo mức độ khác Điều nghiêm trọng kể từ khu vực tưới tiêu có trách nhiệm bảo đảm phần ba sản xuất lương thực Thế giới Ở Châu Á nước biển dâng lên 1m, khoảng 25.000km rừng đước bị ngập, 10.000km2 đất canh tác diện tích ni trồng thủy sản trở thành đầm lầy ngập mặn Ở hạ lưu sông Nil (Ai Cập), triệu người phải di dời 4.500km đất nông nghiệp bị ngập nhiễm mặn Ở Bangladesh 18% diện tích đất nơng nghiệp bị ngập ảnh hưởng đến 11% dân số Theo ước tính Viện nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) năm nông dân Ấn Độ Bangladesh bị thiệt hại tới triệu thóc lũ lụt, nhiều giống lúa chịu ngập vòng chưa đầy tuần Còn Maldives 80% diện tích đất thấp mực nước biển bị ngập, mặn nước biển dâng cao [141] (Ứng phó với biến đổi khí hậu nước biển dâng, 2009) Hình 1.1 Dự báo khí hậu toàn cầu mực nước biển dâng kỷ 21 1.1.2 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa gạo Việt Nam Việt Nam nước chịu ảnh hưởng nặng nề mực nước biển dâng Nước biển dâng phần lớn đất màu mỡ Việt Nam bị ngập mặn Theo đó, sản lượng lúa giảm đáng kể mực nước biển dâng cao thay đổi lượng mưa làm thay đổi thủy văn vùng đồng Do có bờ biển dài 3.620 km, 28 tỉnh, thành phố giáp biển nên mực nước biển dâng cao làm giảm lưu lượng dòng chảy sơng, chí nơi xa bờ biển [141] 10 Bảng 1.1 Kịch nước biển dâng Việt Nam so với thời kỳ 1980 – 1999 (Đơn vị tính: cm) Các mốc thời gian kỷ 21 Kịch nước 2020 2030 2040 2050 2060 2070 2080 2090 2100 Thấp (B1) 11 17 23 28 35 42 50 57 65 Trung bình (B2) 12 17 23 30 37 46 54 64 75 Cao(A1F1) 12 17 24 33 44 57 71 86 100 biển dâng Các nhà khoa học rằng, nước biển dâng, tùy mức độ có phần diện tích canh tác Đồng Sông Cửu Long, Đồng Sông Hồng, đồng duyên hải khác bị ngập mặn Theo kịch A1FI lũ gây ngập 90% diện tích 4,5 – tháng/năm, vào mùa kiệt nước mặn (nồng độ muối 4%) xâm nhập 70% diện tích (Bảng 1.1) Đây lại vựa lúa nước nên chắn an ninh lương thực bị đe dọa Không thế, vào cuối kỷ 21, nhiệt độ trung bình năm vùng khí hậu phía Bắc tăng so với trung bình thời kỳ 1980 – 1999 khoảng 3,1 – 3,6 0C; Tây Bắc 3,3 0C; Đông Bắc 3,20C; Đồng Bắc Bộ 3,10C vùng Bắc Trung Bộ 3,60C Mức nhiệt độ tăng trung bình năm vùng khí hậu phía Nam 2,4 0C; Nam Trung Bộ 2,10C; Tây Nguyên 2,60C Kéo theo lượng mưa tăng khoảng – 10% Tây Bắc, Đông Bắc; 10% Đồng Bắc Bộ, Bắc Trung Bộ; – % Nam Trung Bộ khoảng 2% Tây Nguyên, Nam Bộ Lượng mưa thời kỳ từ tháng đến tháng giảm – 9% Tây Bắc, Đông Bắc Đồng Bắc Bộ; khoảng 13% Bắc Trung Lượng mưa vào mùa khô Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Nam Bộ lại giảm khoảng 13 – 22% Lượng mưa tháng cao điểm mùa mưa tăng 12 – 19% phía Bắc Nam Trung Bộ, Tây Nguyên Nam Bộ vào khoảng – 2% [141] Điều cho thấy Việt Nam nước bị ảnh hưởng nghiêm trọng mực nước biển dâng, dẫn đến xâm nhiễm mặn ngày gia tăng, chủ yếu ĐBSH ĐBSCL Mặn ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi thực Kết số liệu luận án hoàn toàn trung thực, chưa cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 09 tháng 12 năm 2014 Tác giả luận án DƯƠNG THỊ HỒNG MAI iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CĐQH CĐTHN Ch a Ch b Ci CT DT ĐBSCL Đ/C Gs KLCK M0 M1 M2 SLA SPAD TCCC TCDR TSL TSN T/R FAO : Cường độ Quang hợp : Cường độ thoát nước : Hàm lượng Chlorophyl a : Hàm lượng Chlorophyl b : Nồng độ CO2 gian bào : Cơng thức : Diện tích : Đồng sơng Cửu Long : Đối chứng : Độ nhạy khí khổng : Khối lượng chất khơ tích lũy : Cơng thức đối chứng không xử lý mặn : Công thức xử lý mặn nồng độ mặn trung bình (56µM/L) : Công thức xử lý mặn nồng độ mặn cao (113 µM/L) : Chỉ số độ dày : Special Products Analysis Division (Chỉ số SPAD) : Tăng chiều cao : Tăng chiều dài rễ : Tăng số : Tăng số nhánh : tỷ lệ thân+lá/rễ : Food and Agriculture Oganization of the United Nations – Tổ chức Nông Lương Liên Hiệp Quốc AGROINFO: Trung tâm thông tin nông nghiệp, nông thôn IRRI : Internetional Rice Research Institute - Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế USDA : United States Departsment of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Mỹ USNESCO : Tổ chức Giáo dục, Khoa học Văn hóa Liên Hiệp Quốc VFA : Viet Food – Hiệp hội Lương thực Việt Nam iv MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Danh mục chữ viết tắt Mục lục Danh mục bảng 10 Danh mục hình 15 MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Biến đổi khí hậu ngun nhân hình thành đất nhiễm mặn 1.1.1 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nhiều nước giới 1.1.2 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa gạo Việt Nam 1.1.3 Phân loại đất nhiễm mặn trình xâm nhiễm mặn 1.1.4 Các vùng lúa nhiễm mặn Việt Nam 1.2 Cơ sở khoa học nghiên cứu giống lúa chịu mặn 1.2.1 Đặc điểm di truyền tính chống chịu mặn lúa 1.2.2 Đặc điểm sinh lý tính chống chịu mặn lúa 1.3 Nghiên cứu khai thác, sử dụng phát triển giống lúa chịu mặn 1.3.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền tuyển chọn giống lúa chịu mặn 1.3.2 Chọn tạo giống lúa chịu mặn phương pháp lai hữu tính 1.3.3 Chọn tạo giống lúa chịu mặn công nghệ sinh học 1.4 Nghiên cứu giải pháp khác cho vùng lúa nhiễm mặn 1.4.1 Biện pháp ngăn cách nước mặn rửa mặn 1.4.2 Biện pháp thích nghi với mơi trường mặn CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa 2.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa khả chịu mặn 2.1.3 Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn thời kỳ sinh trưởng nguồn gen lúa 2.1.4 Đánh giá tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn 6 10 15 15 21 32 32 35 38 40 40 41 45 45 45 45 46 47 v 2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng phân đạm mật độ cấy đến khả chịu mặn nguồn gen lúa ưu tú 2.2 Nội dung nghiên cứu 47 47 2.2.1 Điều tra trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định 47 2.2.2 Đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa 47 2.2.3 Đánh giá đa dạng di truyền khả chịu mặn nguồn gen lúa 47 2.2.4 Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn nguồn gen lúa 47 2.2.5 Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn nguồn gen lúa 2.2.6 Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn Nam Định 2.3 Phương pháp nghiên cứu 47 47 48 2.3.1 Điều tra trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định 48 2.3.2 Đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa 48 2.3.3 Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa thị SSR 48 2.3.4 Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn 2.3.5 Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn 50 51 2.3.6 Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn 53 2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 54 55 3.1 Kết điều tra trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định 55 3.1.1 Kết điều tra phân loại đất nhiễm mặn 55 3.1.2 Kết điều tra tình hình sản xuất lúa vùng nhiễm mặn 59 3.2 Kết đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa thời kỳ 62 3.3 Kết đánh giá đa dạng di truyền khả chịu mặn giống lúa địa phương thị SSR 63 3.4 Kết đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến tính chịu mặn nguồn gen lúa 69 3.4.1 Ảnh hưởng mặn đến đặc tính quang hợp nông học giống lúa giai đoạn đẻ nhánh 69 vi 3.4.2 Ảnh hưởng mặn đến đặc tính quang hợp nơng sinh học nguồn gen lúa giai đoạn làm đòng 81 3.4.3 Ảnh hưởng mặn đến cường độ quang hợp tiêu liên quan giai đoạn trỗ 88 3.5 Kết đánh giá tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn nguồn gen lúa đồng ruộng 97 3.5.1 Khảo sát diễn biến độ mặn đồng ruộng vùng nghiên cứu 97 3.5.2 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến thời gian sinh trưởng giống 98 3.5.3 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến chiều cao giống 99 3.5.4 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến số nhánh giống 100 3.5.5 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến số diện tích giống 101 3.5.6 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến số SPAD giống 102 3.5.7 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến khối lượng chất khô 102 3.5.8 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến tốc độ tích lũy chất khô 103 3.5.9 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến hiệu suất quang hợp 104 3.5.10 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến yếu tố cấu thành suất 105 3.5.11 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến suất giống lúa 107 3.5.12 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến tương quan NSTT KLTLCK 109 3.5.13.Ảnh hưởng nhiễm mặn đến tương quan NSTT yếu tố cấu thành suất 110 3.6 Kết nghiên cứu số biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định 112 3.6.1 Ảnh hưởng mật độ mức phân đạm khác đến khả sinh trưởng, phát triển giống lúa chịu mặn Nếp Ốc 112 3.6.2 Ảnh hưởng mật độ lượng đạm bón đến yếu tố cấu suất suất Nếp Ốc 118 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 125 MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Biến đổi khí hậu nguyên nhân hình thành đất nhiễm mặn 1.1.1 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp nhiều nước giới vii 1.1.2 Biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sản xuất lúa gạo Việt Nam 1.1.3 Phân loại đất nhiễm mặn trình xâm nhiễm mặn 1.1.4 Các vùng lúa nhiễm mặn Việt Nam 1.2 Cơ sở khoa học nghiên cứu giống lúa chịu mặn 1.2.1 Đặc điểm di truyền tính chống chịu mặn lúa 1.2.2 Đặc điểm sinh lý tính chống chịu mặn lúa 1.3 Nghiên cứu khai thác, sử dụng phát triển giống lúa chịu mặn 1.3.1 Nghiên cứu đa dạng di truyền tuyển chọn giống lúa chịu mặn 1.3.2 Chọn tạo giống lúa chịu mặn phương pháp lai hữu tính 1.3.3 Chọn tạo giống lúa chịu mặn công nghệ sinh học 1.4 Nghiên cứu giải pháp khác cho vùng lúa nhiễm mặn 1.4.1 Biện pháp ngăn cách nước mặn rửa mặn 1.4.2 Biện pháp thích nghi với mơi trường mặn CHƯƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu 2.1.1 Đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa 2.1.2 Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa khả chịu mặn 2.1.3 Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn thời kỳ sinh trưởng nguồn gen lúa 2.1.4 Đánh giá tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn 2.1.5 Nghiên cứu ảnh hưởng phân đạm mật độ cấy đến khả chịu mặn nguồn gen lúa ưu tú 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Điều tra trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định 2.2.2 Đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa 2.2.3 Đánh giá đa dạng di truyền khả chịu mặn nguồn gen lúa 2.2.4 Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn nguồn gen lúa 2.2.5 Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn nguồn gen lúa 2.2.6 Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn Nam Định 2.3 Phương pháp nghiên cứu 2.3.1 Điều tra trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định 2.3.2 Đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa 11 16 16 22 33 33 36 38 41 41 42 46 46 46 46 47 48 48 48 48 48 48 48 48 48 49 49 49 viii 2.3.3 Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa thị SSR 49 2.3.4 Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn 51 2.3.5 Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn 52 2.3.6 Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn 54 2.4 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 55 CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 56 3.1 Kết điều tra trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định 56 3.1.1 Kết điều tra phân loại đất nhiễm mặn 56 3.1.2 Kết điều tra tình hình sản xuất lúa vùng nhiễm mặn 60 3.2 Kết đánh giá nhanh khả chịu mặn nguồn gen lúa thời kỳ 63 3.3 Kết đánh giá đa dạng di truyền khả chịu mặn giống lúa địa phương thị SSR 64 3.4 Kết đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến tính chịu mặn nguồn gen lúa 70 3.4.1 Ảnh hưởng mặn đến đặc tính quang hợp nông học giống lúa giai đoạn đẻ nhánh 70 3.4.2 Ảnh hưởng mặn đến đặc tính quang hợp nơng sinh học nguồn gen lúa giai đoạn làm đòng 82 3.4.3 Ảnh hưởng mặn đến cường độ quang hợp tiêu liên quan giai đoạn trỗ 89 3.5 Kết đánh giá tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn nguồn gen lúa đồng ruộng 98 3.5.1 Khảo sát diễn biến độ mặn đồng ruộng vùng nghiên cứu 98 3.5.2 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến thời gian sinh trưởng giống 99 3.5.3 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến chiều cao giống 99 3.5.4 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến số nhánh giống 101 3.5.5 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến số diện tích giống 102 3.5.6 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến số SPAD giống 103 3.5.7 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến khối lượng chất khô 103 3.5.8 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến tốc độ tích lũy chất khô 104 3.5.9 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến hiệu suất quang hợp 105 3.5.10 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến yếu tố cấu thành suất 106 3.5.11 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến suất giống lúa 108 ix 3.5.12 Ảnh hưởng nhiễm mặn đến tương quan NSTT KLTLCK 3.5.13.Ảnh hưởng nhiễm mặn đến tương quan NSTT yếu tố cấu thành suất 3.6 Kết nghiên cứu số biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định 3.6.1 Ảnh hưởng mật độ mức phân đạm khác đến khả sinh trưởng, phát triển giống lúa chịu mặn Nếp Ốc 3.6.2 Ảnh hưởng mật độ lượng đạm bón đến yếu tố cấu thành suất suất Nếp Ốc KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 110 111 113 113 119 126 x DANH MỤC BẢNG TT Bảng Tên Bảng 1.1 Kịch nước biển dâng Việt Nam so với thời kỳ 1980 – 1999 Danh sách nguồn gen lúa Danh sách mồi SSR sử dụng nghiên cứu Các nguyên tố dinh dưỡng dung dịch Kimura B Phương pháp nhận dạng di truyền nguồn gen lúa Nội dung nghiên cứu mật độ phân bón cho giống lúa chịu mặn Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo nhóm loại đất Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo huyện thị Diện tích, suất sản lượng lúa vùng nhiễm mặn Nam Định năm 2009 Hiệu canh tác lúa vùng nhiễm mặn Nam Định năm 2009 Kết đánh giá khả chịu mặn 19 nguồn gen lúa Đa hình locut SSR 19 nguồn gen lúa địa phương Hệ số tương đồng 19 nguồn gen lúa địa phương đại diện ngân hàng gen trồng quốc gia Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần Ảnh hưởng mặn đến hàm lượng Chlorophyl giống lúa giai đoạn đẻ nhánh xử lý mặn tuần Ảnh hưởng mặn đến số tiêu hình thái giống lúa giai đoạn đẻ nhánh xử lý mặn tuần Ảnh hưởng mặn đến khối lượng chất khơ tích lũy giống lúa giai đoạn đẻ nhánh Ảnh hưởng mặn đến tiên liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần giai đoạn phân hóa hoa 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 Trang 45 46 47 49 54 55 58 59 61 62 64 68 70 73 75 77 79 82 xi TT Bảng 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 Tên Bảng Ảnh hưởng mặn đến hàm lượng Chlorophyl giống lúa giai đoạn làm đòng Ảnh hưởng mặn đến khối lượng chất khơ tích lũy giống lúa giai đoạn làm đòng Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần Ảnh hưởng mặn đến hàm lượng Chlorophyl giống lúa giai đoạn trỗ Ảnh hưởng mặn đến khối lượng chất khơ tích lũy giống lúa giai đoạn trỗ Thời gian qua giai đoạn sinh trưởng nguồn gen lúa Chiều cao giống lúa thí nghiệm giai đoạn sinh trưởng vụ Xuân Số nhánh nguồn gen lúa thí nghiệm giai đoạn sinh trưởng vụ Xuân Chỉ số diện nguồn gen lúa giai đoạn sinh trưởng Chỉ số SPAD giai đoạn sinh trưởng nguồn gen lúa Khối lượng chất khô nguồn gen lúa giai đoạn sinh trưởng Tốc độ tích luỹ chất khơ (CGR) nguồn gen lúa thí nghiệm vụ Xuân Hiệu suất quang hợp (NAR) nguồn gen lúa thí nghiệm điều kiện mặn vụ Xuân Các yếu tố cấu thành suất nguồn gen lúa Năng suất lý thuyết suất thực thu giống lúa Ảnh hưởng mật độ phân đạm đến khả đẻ nhánh hình thành bơng hữu hiệu, khả tích luỹ chất khô giống Nếp Ốc Trang 84 86 88 91 93 95 98 99 100 101 102 103 104 105 106 108 115 xii TT Bảng 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 1.1 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 Tên Bảng Ảnh hưởng mật độ đến khả đẻ nhánh hình thành bơng hữu hiệu, khả tích luỹ chất khơ giống Nếp Ốc Ảnh hưởng phân đạm đến khả đẻ nhánh hình thành bơng hữu hiệu, khả tích luỹ chất khơ giống Nếp Ốc Ảnh hưởng mật độ phân đạm đến yếu tố cấu thành suất suất Ảnh hưởng mật độ đến yếu tố cấu thành suất suất Nếp Ốc Ảnh hưởng phân đạm đến yếu tố cấu thành suất suất Nếp Ốc Kịch nước biển dâng Việt Nam so với thời kỳ – 1999 Danh sách nguồn gen lúa Danh sách mồi SSR sử dụng nghiên cứu Các nguyên tố dinh dưỡng dung dịch Kimura B Phương pháp nhận dạng di truyền nguồn gen lúa Nội dung nghiên cứu mật độ phân bón cho giống lúa mặn Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo nhóm loại đất Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo huyện thị Diện tích, suất sản lượng lúa vùng nhiễm mặn Định năm 2009 Hiệu canh tác lúa vùng nhiễm mặn Nam Định 2009 Kết đánh giá khả chịu mặn 19 nguồn gen lúa Đa hình locut SSR 19 nguồn gen lúa địa phương Hệ số tương đồng 19 nguồn gen lúa địa phương đại diện hàng gen trồng quốc gia Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang Trang 116 117 119 121 122 1980 46 47 48 50 chịu 55 56 59 Nam 60 năm 62 63 65 ngân 69 hợp xiii 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20 3.21 3.22 3.23 3.24 3.25 giống lúa xử lý mặn tuần 71 Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần 74 Ảnh hưởng mặn đến hàm lượng Chlorophyl giống lúa giai đoạn đẻ nhánh xử lý mặn tuần 76 Ảnh hưởng mặn đến số tiêu hình thái giống lúa giai đoạn đẻ nhánh xử lý mặn tuần 78 Ảnh hưởng mặn đến khối lượng chất khơ tích lũy giống lúa giai đoạn đẻ nhánh 80 Ảnh hưởng mặn đến tiên liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần giai đoạn phân hóa hoa 83 Ảnh hưởng mặn đến hàm lượng Chlorophyl giống lúa giai đoạn làm đòng 85 Ảnh hưởng mặn đến khối lượng chất khơ tích lũy giống lúa giai đoạn làm đòng 87 Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần 89 Ảnh hưởng mặn đến tiêu liên quan đến quang hợp giống lúa xử lý mặn tuần 92 Ảnh hưởng mặn đến hàm lượng Chlorophyl giống lúa giai đoạn trỗ 94 Ảnh hưởng mặn đến khối lượng chất khơ tích lũy giống lúa giai đoạn trỗ 96 Thời gian qua giai đoạn sinh trưởng nguồn gen lúa 99 Chiều cao giống lúa thí nghiệm giai đoạn sinh trưởng vụ Xuân 100 Số nhánh nguồn gen lúa thí nghiệm giai đoạn sinh trưởng vụ Xuân 101 Chỉ số diện nguồn gen lúa giai đoạn sinh trưởng 102 Chỉ số SPAD giai đoạn sinh trưởng nguồn gen lúa 103 Khối lượng chất khô nguồn gen lúa giai đoạn xiv 3.26 3.27 3.28 3.29 3.30 3.31 3.32 3.33 3.34 3.35 sinh trưởng 104 Tốc độ tích luỹ chất khơ (CGR) nguồn gen lúa thí nghiệm vụ Xuân 105 Hiệu suất quang hợp (NAR) nguồn gen lúa thí nghiệm điều kiện mặn vụ Xuân 106 Các yếu tố cấu thành suất nguồn gen lúa 107 Năng suất lý thuyết suất thực thu giống lúa 109 Ảnh hưởng mật độ phân đạm đến khả đẻ nhánh hình thành bơng hữu hiệu, khả tích luỹ chất khơ giống Nếp Ốc 116 Ảnh hưởng mật độ đến khả đẻ nhánh hình thành bơng hữu hiệu, khả tích luỹ chất khô giống Nếp Ốc 117 Ảnh hưởng phân đạm đến khả đẻ nhánh hình thành bơng hữu hiệu, khả tích luỹ chất khơ giống Nếp Ốc 118 Ảnh hưởng mật độ phân đạm đến yếu tố cấu thành suất suất 120 Ảnh hưởng mật độ đến yếu tố cấu thành suất suất Nếp Ốc 122 Ảnh hưởng phân đạm đến yếu tố cấu thành suất suất Nếp Ốc 123 xv DANH MỤC HÌNH TT Hình 1.1 Tên Hình Dự báo khí hậu tồn cầu mực nước biển dâng kỷ 21 1.2 Giới hạn xâm nhập mặn 4‰ ĐBSH Thanh Hóa tương ứng với kịch khác nước biển dâng 3.1 63 Kết nhận dạng di truyền 19 nguồn gen nghiên cứu thị SSR-RM140, RM493 RM3412 3.3 66 Diễn biến độ mặn nước ruộng vụ Xuân 2010 Xuân 2011 thời điểm theo dõi 3.5a 65 Cây phân nhóm di truyền SM-UPGMA dựa kiểu gen SSR 19 nguồn gen lúa nghiên cứu 3.4 13 Kết nhận dạng di truyền 19 nguồn gen lúa thị SSR-RM9 3.2 Trang 97 Mối tương quan suất thực thu khối lượng chất khơ tích luỹ qua giai đoạn sinh trưởng phát triển giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2010 3.5b 109 Mối tương quan suất thực thu khối lượng chất khơ tích luỹ qua giai đoạn sinh trưởng phát triển giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2011 3.6a Mối tương quan suất thực thu yếu tố cấu thành suất vụ Xuân 2010 3.6b thời điểm theo dõi Dự báo khí hậu tồn cầu mực nước biển dâng kỷ 21 1.2 110 Diễn biến độ mặn nước ruộng vụ Xuân 2011 1.1 110 Mối tương quan NSTT yếu tố cấu thành suất vụ Xuân 2011 3.7 109 Giới hạn xâm nhập mặn 4‰ ĐBSH Thanh Hóa 114 xvi tương ứng với kịch khác nước biển dâng 14 3.1 Kết nhận dạng di truyền 19 nguồn gen lúa thị SSR-RM9 64 3.2 Kết nhận dạng di truyền 19 nguồn gen nghiên cứu thị SSR-RM140, RM493 RM3412 3.3 66 Cây phân nhóm di truyền SM-UPGMA dựa kiểu gen SSR 19 nguồn gen lúa nghiên cứu 67 3.4 Diễn biến độ mặn nước ruộng vụ Xuân 2010 Xuân 2011 thời điểm theo dõi 3.5a 98 Mối tương quan suất thực thu khối lượng chất khơ tích luỹ qua giai đoạn sinh trưởng phát triển giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2010 3.5b 110 Mối tương quan suất thực thu khối lượng chất khơ tích luỹ qua giai đoạn sinh trưởng phát triển giống lúa thí nghiệm vụ Xuân 2011 3.6a Mối tương quan suất thực thu yếu tố cấu thành suất vụ Xuân 2010 3.6b 110 111 Mối tương quan NSTT yếu tố cấu thành suất vụ Xuân 2011 111 3.7.Diễn biến độ mặn nước ruộng vụ Xuân 2011 thời điểm theo dõi 115 ... tài: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học số giống lúa địa phương vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định giải pháp quan trọng cấp thiết góp phần ổn định cải tiến suất lúa cho vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định. .. tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Xác định số nguồn gen lúa địa phương chịu mặn kỹ thuật canh tác thích hợp có khả ổn định nâng cao suất lúa vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định đặc tính nơng sinh. .. nên bị nhiễm mặn gây ảnh hưởng xấu đến sản lượng lúa 1.1.4.3 Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSH số tỉnh Trung Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSH thuộc tỉnh Thái Bình, Hải Phòng, Nam Định, Ninh Bình Một số vùng ven