Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Xác định ảnh hưởng của chế độ nước tưới khác nhau đến các chỉ số môi trường đất, sinh trưởng của bộ rễ vàmối quan hệ giữa môi trường đất với sự phát triển của bộ rễ, khả năng sinh trưởng, năng suấtqua các giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây lúa nhằm xây dựng chế độ tưới nước thích hợp góp phần nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế trong sản xuất, bảo vệ môi trường.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUN o0o ĐẶNG HỒNG HÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI NƯỚC ĐẾN MƠI TRƯỜNG ĐẤT, BỘ RỄ, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN GIỐNG LÚA KHANG DÂN 18 TẠI THÁI NGUN Chun ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 62.62.01.10 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ THÁI NGUN 2016 Cơng trình được hồn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÁI NGUN Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS Hồng Văn Phụ PGS. TS Nguyễn Tuấn Anh Phản biện 1: ………………………………… Phản biện 2: ………………………………… Phản biện 3: ………………………………… Luận án sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận án cấp nhà nước họp tại …………………………… vào lúc …….giờ … ngày … tháng … năm …… Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Quốc Gia Việt Nam Trung tâm học liệu – Đại học Thái Ngun Thư viện trường Đại học Nơng lâm Thái Ngun MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Bộ rễ có vai trị cực kỳ quan trọng trong q trình trao đổi chất của cây lúa, trong q trình này nó thực hiện các hoạt động hút nước, dinh dưỡng, muối khống có vai trị vận chuyển nước, dinh dưỡng trong thân cây lúa (Bridgit T. K. và cộng sự, 2002) Rễ là cơ quan chủ yếu trong việc hấp thụ nước và chất dinh dưỡng để chuyển lên các cơ quan phía trên, nhờ đó cây trồng có thể phát triển và đạt năng suất theo mong muốn.Trong thời gian sinh truởng số luợng và khối luợng rễ tăng dần từ cấy, đẻ nhánh, làm địng và đạt cao nhất lúc trỗ bơng, giảm dần đến khi lúa chín. Rễ lúa hút nuớc, dinh dưỡng nhiều nhất là thời kỳ làm địng và trỗ bơng. Giai đoạn sinh truởng dinh dưỡng rễ lúa ăn nơng chủ yếu tập trung ở tầng đất 010cm. Cây lúa lấy chất dinh dưỡng chủ yếu nhờ vào rễ. Vì vậy, các yếu tố bên ngồi như nhiệt độ, ánh sáng, chế độ nước, pH, vi sinh vật có ảnh hưởng lớn đến bộ rễ. Tùy theo mức độ mà ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của hệ thống rễ lúa và ảnh hưởng đến sự phát triển và năng suất lúa Việc nghiên cứu mối quan hệ ảnh hưởng của nước đến các yếu tố môi trường đất làm ảnh hưởng đến sự sinh trưởng phát triển của bộ rễ lúa và sinh trưởng thân lá, năng suất là vấn đề cần thiết, làm cơ sở cho đề xuất biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý nhằm nâng cao năng suất cây lúa. 1.2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài Xác định ảnh hưởng của chế độ nước tưới khác nhau đến các chỉ số môi trường đất, sinh trưởng của bộ rễ vàmối quan hệ giữa mơi trường đất với sự phát triển của bộ rễ, khả năng sinh trưởng, năng suấtqua các giai đoạn sinh trưởng phát triển của cây lúa nhằm xây dựng chế độ tưới nước thích hợp góp phần nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế trong sản xuất, bảo vệ mơi trường 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa khoa học Tìm hiểu được mối quan hệ giữa sự sinh trưởng phát triển của rễ lúa dưới tác động của các chế độ nước khác nhau với các chỉ tiêu lý, hóa, sinh của đất làm cơ sở khoa học cho việc xác định chế độ nước tưới tiêu hợp lý nhằm tăng năng suất lúa và hiệu quả sản xuất, bảo vệ mơi trường 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu của đề tài được áp dụng trên thực tế giúp người trồng lúa có kỹ thuật tưới tiêu hợp lý và phù hợp với sự sinh trưởng phát triển của cây lúa làm tăng hiệu quả sản xuất bảo vệ mơi trường Kết quả nghiên cứu xác định được mối quan hệ giữa tác động của chế độ nước đến sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng của thân lá và năng suất. Xác định sự phân bố rễ trong đất các thời kỳ sinh trưởng chính của cây lúa để có các đề xuất nghiên cứu biện pháp kỹ thuật giúp cho cây lúa phát triển tốt nhất Từ kết quả nghiên cứu các quy trình kỹ thuật để áp dụng vào sản xuất thực tế nhằm chống biến đổi khí hậu và tăng hiệu quả sản xuất 1.4. Điểm mới của đề tài Đề tài đã xác định được chế độ nước ảnh hưởng đến mơi trường đất và có mối quan hệ giữa các yếu tố mơi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng và năng suất lúa ở các thời kỳ chính của cây lúa. Đề tài đã xác định được mối quan hệ giữa sự phát triển của bộ rễ các chế độ tưới nước khác nhau với sự sinh trưởng, phát triển của thân lá, năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ở các giai đoạn sinh trưởng chính của cây lúa giống Khang dân 18 Đề tài đã xác định được mối quan hệ giữa sự sinh trưởng phát triển của thân lá bị ảnh hưởng dưới tác động của các chế độ tưới nước khác nhau với năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất Đề tài đã nghiên cứu ảnh hưởng tương tác giữa chế độ nước và phương pháp làm cỏ khác nhau đến sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng, năng suất lúa CHƯƠNG I CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 1.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của bộ rễ lúa 1.2.1.Đặc điểm hình thái rễ 1.2.1.1 Hình thái rễ lúa 1.2.1.2 .Đặc điểm cấu tạo của rễ lúa 1.2.2.Đặc điểm sinh lý của bộ rễ lúa 1.2.2.1 .Một số nghiên cứu về bộ rễ và chức năng hấp thụ nước 1.2.2.2 Rễ lúa và chức năng hấp thụ chất dinh dưỡng 1.2.2.3 .Rễ cây và chức năng neo giữ 1.2.3.Ảnh hưởng của yếu tố di truyền đến sinh lý rễ lúa 1.2.4.Các đặc điểm hình thái và sinh lý của rễ ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển lúa 1.3.Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sinh trưởng và chức năng sinh lý của rễ lúa 1.3.1.Ảnh hưởng của chế độ tưới nước tới đất trồng lúa 1.3.2.Ảnh hưởng của các chế độ nước tới phát triển rễ 1.3.3. Ảnh hưởng của các chế độ nước tới sinh trưởng, năng suất lúa 1.3.4.Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của rễ 1.3.4.1 Yếu tố vật lý 1.3.4.2 Yếu tố hóa học 1.3.4.3 .Kỹ thuật canh tác 1.4.Mối liên hệ của rễ lúa với sinh trưởng và phát triển của lúa 1.4.1.Giai đoạn mạ 1.4.2.Mối liên hệ của rễ với đẻ nhánh và phát triển của thân lá 1.4.3.Mối quan hệ của rễ với các yếu tố cấu thành năng suất 1.4.3.1 Số nhánh hữu hiệu (số bơng/khóm, số bơng/m2) 1.4.3.2 Số hạt và tỷ lệ hạt chắc 1.4.3.3 Khối lượng 1000 hạt 1.4.3.4 Năng suất 1.4.3.5 Hệ số kinh tế và tỷ lệ rễ/thân lá 1.4.4.Mối quan hệ của rễ với khả năng chịu chống chịu 1.4.4.1 Chịu lạnh 1.4.4.2 Chịu hạn 1.4.4.3 Chịu úng 1.4.4.4 Chống đổ 1.5.Kết luận rút ra từ phần tổng quan tài liệu CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm, thời gian nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu 2.1.2.1. Nội dung: 2.1.2.2. Địa điểm nghiên cứu: 2.1.2.3. Thời gian thực hiện thí nghiệm 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.3. Phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Khung phương pháp nghiên cứu 2.3.2. Bố trí thí nghiệm 2.3.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu và phân tích mẫu 2.3.4. Phương pháp phân tích số liệu CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Sự ảnh hưởng chế độ nước khác đến môi trường đất lúa Các công thức ngập khô xen kẽ dung trọng giảm so với công thức ngập liên tục và thời gian ngập khô xen kẽ càng kéo dài sự chênh lệch về dung trọng càng tăng Số lượng vi sinh vật của các cơng thức bị ảnh hưởng bởi chế độ nước. Các cơng thức có chế độ nước ngập khơ xen kẽ có số lượng vi sinh vật háo khí và kỵ khí tăng giảm tùy thuộc vào giai đoạn được cung cấp nước hay tháo cạn Chế độ nước có ảnh hưởng đến mơi trường sống của cây lúa như giá trị pH, hàm lượng lân dễ tiêu những yếu tố này có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng cũng như phát triển, năng suất của cây lúa sau này Chế độ nước tác động đến lý, hóa tính đất, mơi trường sống của lúa cũng như của sinh vật trong đất, biến đổi các chất dinh dưỡng từ dạng khó hấp thu sang dễ hấp thu. Các thay đổi về mơi trường đất do chế độ nước có thể do các ngun nhân sau: Sau q trình canh tác kết cấu đất cụ thể là dung trọng đất của các cơng thức có sự thay đổi. Nguyên nhân có thể do chế độ nước ảnh hưởng đến số lượng vi sinh vật và sự phát triển của bộ rễ lúa gây nên. Chế độ nước ngập thường xuyên có số lượng vi sinh vật lớn, có thể là ngun nhân làm dung trọng tăng lên Số lượng vi sinh vật kỵ khí của cơng thức ngập liên tục lớn hơn các cơng thức ngập khơ xen kẽ dài ngày, nhưng số lượng vi sinh vật háo khí của các cơng thức ngập khơ xen kẽ thời gian ngắn cao hơn các cơng thức có thời gian ngập khơ xen kẽ dài ngày. Dưới tác động của chế độ nước khác nhau đã ảnh hưởng đến lượng đạm dễ tiêu, lân dễ tiêu, và kali trao đổi. Các chỉ tiêu này đều cao hơn cơng thức nước cạn xen kẽ so với đối chứng Bên cạnh đó, cơng thức nước cạn xen kẽ cịn tạo điều kiện để lượng lân trong liên kết với nhơm sẽ giảm đi, lượng lân dạng ion sẽ tăng lên từ đó lượng lân dễ tiêu sẽ tăng 3.2 Chế độ nước ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ lúa và mối quan hệ giữa môi trường với sự phát triển của bộ rễ ở các chế độ nước khác nhau Tăng trưởng số lượng rễ của các cơng thức tn theo quy luật chung là tăng đều từ đẻ nhánh đến làm địng, đạt cực đại tại trỗ sau đó giảm đi ở chín sữa và chín. 3.2.2.1 Số rễ Hình 3.2 Số lượng rễ lúa qua các thời kỳ Các cơng thức có chế độ tưới nước ngập khơ xen kẽ thời gian ngắn có số lượng rễ nhiều hơn so với các cơng thức tưới nước ngập khơ xen kẽ dài (p