2.14.1 Độ chua hiện tại pHH2O
pH đất là chỉ tiêu đánh giá đất quan trọng vì nó thường ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây trồng, vi sinh vật đất, vận tốc các phản ứng hóa học và sinh hóa trong đất. Độ hữu dụng của dưỡng chất trong đất, hiệu quả của phân bón cũng phụ thuộc rất nhiều vào độ chua đất (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) [7]. Độ chua của đất được đánh giá như sau:
Bảng 2.13 Phân cấp độ chua đất theo pHH2O
Phân loại pHH2O Phân loại pHH2O
Cực chua < 3,5 Chua ít 6,1 - 6,5
Rất chua 3,5 - 4,4 Trung bình 6,6 - 7,3
Chua nhiều 4,5 - 5,0 Kiềm yếu 7,4 - 7,8
Chua vừa 5,1 - 5,5 Kiềm trung bình 7,9 - 8,4
Chua 5,6 - 6,0 Kiềm mạnh 8,5 - 9,0
USDA, 1983 [256]
Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long đất thường có pH thấp. Đất phù sa không phèn thường có pH = 4,0 - 5,5. Đất có pH thấp nhất là đất phèn, trên đất phèn nặng pH có thể < 3,0, ở trị số pH này chỉ có cây chịu phèn mới có thể sống nổi. Đất bị nhiễm mặn thường có pH từ 7 trở lên
2.14.2 Dung tích hấp phụ cation (CEC)
Dung tích hấp phụ cation hay còn gọi là khả năng trao đổi cation của đất càng cao chứng tỏ đất có khả năng giữ, trao đổi tốt các dưỡng chất. Đất ĐBSCL thường chứa nhiều sét và chất hữu cơ nên có dung tích hấp phụ vào loại trung bình đến khá. Đất xám và đất cát có CEC thường thấp dưới 10 meq/100g đất. (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999; Ngô Ngọc Hưng, 2009) [7, 10]. Bảng 2.14 Bảng đánh giá đất theo trị số CEC (meq/100g đất)
Đánh giá CEC (meq/100g đất)
Rất thấp < 3,0 Thấp 3,1 – 7,0 Trung bình 7,1 – 15,0 Cao 15,1 – 30,0 Rất cao > 30,0 Đỗ Thị Thanh Ren, 1999 [7]
2.14.3 Đạm tổng số
Đạm tổng số ở đất vùng nhiệt đới thường thấp hơn các đất vùng ôn đới. Ở ĐBSCL đất phèn có hàm lượng N tổng số cao nhất, thường > 0,20%. Đất phù sa có hàm lượng đạm từ trung bình đến khá. Đạm là yếu tố giới hạn năng suất chủ yếu trên đa số loại đất và cây trồng ở ĐBSCL (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) [7].
Bảng 2.15 Đánh giá đất theo hàm lượng Đạm tổng số (%)
Đánh giá N tổng số (%) Rất nghèo < 0,08 Nghèo 0,081 – 0,10 Trung bình 0,11 – 0,15 Khá 0,16 – 0,20 Giàu > 0,20 Kyuma, 1976 [146] 2.14.4 Lân tổng số
Lân tổng số trong đất phụ thuộc vào thành phần khoáng của đất. Đất ĐBSCL được tạo thành từ các khoáng nghèo lân. Đất phù sa được bồi hằng năm và đất mặn có hàm lượng lân tổng số cao nhất và thấp nhất là các loại đất phèn (Ngô Ngọc Hưng, 2009) [10].
Bảng 2.16 Đánh giá đất theo hàm lượng lân tổng số P2O5 (%)
Đánh giá Lân tổng số (%) Rất nghèo < 0,03 Nghèo 0,04 – 0,06 Trung bình 0,061 – 0,080 Khá 0,081 – 0,13 Giàu > 0,13
Lê Văn Căn, 1978 [8]
2.14.5 Kali tổng số
Kali tổng số trong các loại đất ở ĐBSCL thường cao và quyết định bởi thành phần khoáng sét. Đa số các loại đất đều có kali tổng số > 1,5% và được đánh giá là giàu và khá. Đất cát và đất xám có hàm lượng kali thấp (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) [7].
Bảng 2.17 Đánh giá đất theo hàm lượng K2O tổng số (%)
Đánh giá K2O tổng số (%) Nghèo < 0,80 Trung bình 0,81 – 1,50 Khá 1,51 – 2,00 Giàu > 2,01 Kyuma, 1976 [146]
2.14.6 Hàm lượng Fe2O3 tự do
Trong đất ít chua hoặc trung tính, các muối của sắt thường ở dạng không hòa tan và không gây độc cho cây. Trong đất có pH thấp < 4,0, các hợp chất sắt trở nên hòa tan và rất di động có thể gây hại cho cây trồng (Ngô Ngọc Hưng, 2009) [10].
Bảng 2.18 Đánh giá đất theo hàm lượng Fe2O3 tự do
Đánh giá Fe2O3 tự do Thấp < 0,5 Trung bình 0,6 – 1 Cao 1,1 – 1,5 Rất cao > 1,6 Đỗ Thị Thanh Ren, 1999 [7] 2.14.7 Al trao đổi
Al trao đổi hiện diện với số lượng lớn trong đất phèn và khả năng gây độc cho cây của nó lớn hơn sắt tự do (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999) [7].
Bảng 2.19 Đánh giá đất theo hàm lượng Al3+ trao đổi
Đánh giá Al3+trao đổi (meq/100g)
Thấp < 5,0 Trung bình 5,1 – 10,0 Cao 10,1 – 20,0 Rất cao > 20,1 Đỗ Thị Thanh Ren, 1999 [7] 2.14.8 Sulfate
SO42- là thành phần chính của các muối trong đất phèn (acid sulfate soil). Hàm lượng sulfate trong đất cao, đất nhiễm phèn càng nặng (Ngô Ngọc Hưng, 2009) [10].
Bảng 2.20 Đánh giá đất theo hàm lượng SO42-
Đánh giá SO42- (%) Phèn ít < 0,2 Phèn trung bình 0,21 – 0,30 Phèn nhiêu 0,31 – 0,80 Rất phèn > 0,81 Ngô Ngọc Hưng, 2009 [10]
CHƯƠNG 3
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu nghiên cứu
3.1.1 Thời gian và địa điểm
Thí nghiệm chọn giống lúa đột biến ngắn ngày chống chịu mặn được thực hiện từ tháng 01 năm 2011 đến tháng 06 năm 2013 tại Phòng thí nghiệm Di truyền Giống Thực vật, bộ môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp, khoa Nông Nghiệp & SHƯD, trường Đại học Cần Thơ.
Khảo nghiệm cơ bản bộ giống/dòng lúa đột biến được thực hiện vào vụ Thu Đông 2013 từ tháng 7 đến tháng 11 năm 2013 tại ấp Lũy, xã Phước Lại, huyện Cần Giuộc tỉnh Long An.
3.1.2 Vật liệu thí nghiệm
Sử dụng giống Lúa Sỏi mùa do Bộ môn Di Truyền Giống Nông Nghiệp cung cấp để làm vật liệu xử lý đột biến. Giống Lúa Sỏi mùa có các đặc tính sau (Bảng 3.1).
Bảng 3.1 Một số đặc tính quí của giống lúa Sỏi mùa
Đặc tính giống Lúa Sỏi
Thời gian sinh trưởng
Mùa (ảnh hưởng quang kỳ) thường gieo sạ từ tháng 9 dương
lịch
Kháng rầy nâu Cấp 1
Chống chịu mặn 20 dSm-1
Dài hạt gạo 6,0 mm (hạt tròn) Màu sắc hạt gạo Màu trắng
Nguồn: Bộ môn Di Truyền giống Nông nghiệp, Trường Đại học Cần Thơ
Sử dụng giống chuẩn nhiễm mặn: IR28, giống chuẩn kháng mặn: Đốc Phụng, giống chuẩn nhiễm rầy nâu: TN1 và giống chuẩn kháng rầy nâu: Ptb33 trong thí nghiệm đánh giá khả năng chống chịu mặn và thí nghiệm đánh giá khả năng chống chịu rầy nâu.
Bộ giống/dòng lúa sử dụng trong vụ khảo nghiệm cơ bản có có nguồn gốc như sau:
Bảng 3.2 Nguồn gốc các giống/dòng lúa thí nghiệm TT Giống/dòng Nguồn gốc
1 LSĐB-1-2-7-5
Lúa Sỏi mùa đột biến
2 LSĐB-1-2-2-4
3 BN2 Dòng thuần thanh lọc từ giống IR50404 có khả năng
chống chịu mặn
4 OM4900 (Đ/C) Thu thập tại địa phương
5 OM5629 x TP6 Dòng thuần
6 IR28 Chuẩn nhiễm mặn
3.1.3 Thiết bị, hóa chất
Máy đo quang phổ Thermo Electron Corporation (Sản xuất Mỹ), Model: BioMate 3: đo độ hấp thu của dung dịch tại bước sóng 600 nm trong phân tích hàm lượng amylose.
Cân phân tích: Libror AEG-120G (Nhật)
Máy đo độ hấp thụ OD Eppendorf BioPhotometer, Model: 22331 Hamburg (sản xuất Đức): đo hàm lượng protein trong gạo.
Máy ly tâm: EBA21 Hettich (Đức), Kikro 22 R Hettich.
Máy đo pH, EC, TDS, NaCl hiệu Hanna instruments, model HI 2550 (Sản xuất Romania): dùng trong việc chuẩn pH, EC, NaCl khi pha môi trường thanh lọc mặn.
Máy đo EC, TDS, NaCl, nhiệt độ hiệu Martini instruments, model Mi 306 (sản xuất Romania): dùng để đo EC, NaCl nước ruộng trong bố trí thí nghiệm ngoài đồng.
Máy Water bath hiệu VWR Scientific, Inc., model 1202 (sản xuất Mỹ): dùng trong thí nghiệm đánh giá độ bền thể gel của hạt gạo.
Máy Vortex hiệu VELP scientifica, model Zx3 (sản xuất Europe): sử trong trong các thí nghiệm đánh giá phẩm chất hạt gạo.
Máy lắc hiệu Orbital Shaker, model DK-OS001 (sản xuất Hàn Quốc): sử dụng trong quá trình nhuộm, rửa gel protein SDS-PAGE.
Máy ly tâm hiệu Eppendorf AG, model 22331 Hamburg (sản xuất Đức): sử dụng trong các thí nghiệm đánh giá phẩm chất hạt gạo và điện di protein SDS-PAGE.
Bộ nguồn điện di protein SDS-PAGE hiệu EIDO, model NC-1010 (sản xuất Nhật).
Ống tube, pipette, khay nhựa, tấm xốp, đĩa petri và một số dụng cụ khác…
Hóa chất để phân tích phẩm chất gạo: HCl, NaOH 1N, Ethanol 95%, Iod, KOH, Thymolblue, Na2CO3, CuSO4…tất cả hóa chất sử dụng trong phân tích mẫu và pha dung dịch dinh dưỡng Yoshida là của Merck (Đức sản xuất) và Prolabo (Pháp sản xuất).
3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp xử lý đột biến 3.2.1 Phương pháp xử lý đột biến
1000 hạt giống lúa Sỏi mùa được ngâm ủ cho hạt vừa nảy mầm khoảng 1mm tiến hành gây đột biến bằng nhiệt độ ở 500C trong 5 phút.
3.2.2 Phương pháp chọn dòng đột biến
Sau khi xử lý hạt tạo ra quần thể M1, tiến hành chọn lọc trong nhà lưới theo phương pháp phả hệ để trồng thế hệ M2. Cây M2 được trồng theo hình thức từng cây riêng biệt để đánh giá thời gian sinh trưởng, chiều cao cây và nhiều tính trạng khác. Sơ đồ chọn lọc được trình bày trong Bảng 3.3.
Bảng 3.3 Sơ đồ chọn dòng đột biến bằng hạt đối với cây trồng tự thụ phấn (Chahal và Gosal, 2002) [66]
Vụ
trồng
Thế
hệ Nội dung
1 Xử lý hạt vừa nảy mầm (1000 hạt) với nhiệt độ 500C trong 5 phút 2 M1 Trồng cây với khoảng cách tương thích. Những đột biến trội được
quan sát. Trồng trong mùa nghịch (ngày Xuân phân khoảng 21/3
dương lịch) theo dõi, ghi nhận, thu hoạch những cá thể trổ bông và chín sớm so với giống Lúa Sỏi mùa đối chứng. Thu hoạch hạt của cá
thể đột biến
3 M2 Trồng 200 cá thể trong mùa thuận (gieo vào tháng 8 dương lịch). Xác
định cá thể nào biểu thị đột biến, chọn cá thể đột biến có tính trạng
mong muốn đạt mục tiêu chọn lọc, chọn lọc dòng đột biến theo phương pháp phả hệ. Đột biến về tính trạng số lượng có thể không thể
hiện rõ ràng, có thể chọn theo kiểu hình đạt mục tiêu chọn lọc < 110 ngày. Các cá thể không đạt mục tiêu là những đột biến bất lợi, đột
biến không mong muốn thì loại bỏ ngay. Thu hoạch hạt trên mỗi cá
thể được chọn một cách riêng biệt. Bắt đầu từ thế hệ này tiến hành
đánh giá khả năng chống chịu mặn, khả năng kháng rầy nâu, phẩm
chất hạt gạo để chọn được những dòng đột biến mong muốn.
4 M3 Trồng ít nhất 20 cá thể/dòng. Chọn dòng đột biến đồng nhất hình dạng, đạt mục tiêu chọn lọc. Các dòng còn lại không đạt mục tiêu chọn lọc tiếp tục loại bỏ. Thế hệ này được trồng trong vụ nghịch (gieo vào tháng 3 dương lịch).
5 M4 Đánh giá và so sánh năng suất sơ khởi, xác định dòng ưu việt. Các
dòng còn phân ly phải được loại bỏ. Trồng vụ thuận (gieo vào tháng 9
dương lịch)
6 M5 Thực hiện so sánh năng suất hậu kỳ, khảo nghiệm cơ bản để tìm dòng
3.2.3 Phương pháp đánh giá chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất (Bộ Nông Nghiệp & PTNT, 2002) [1] suất (Bộ Nông Nghiệp & PTNT, 2002) [1]
Thời gian sinh trưởng: tính số ngày từ khi gieo đến khi 85% số hạt/bông chín.
Chiều cao cây (cm): đo từ mặt đất đến đỉnh bông cao nhất. Số bông/bụi: đếm số bông có ít nhất 10 hạt chắc/bông của 1 bụi. Số hạt chắc/bông: đếm tổng số hạt chắc/bông, đếm ít nhất 3 bông.
Tỉ lệ hạt chắc (%): đếm tổng số hạt/bông (đếm ít nhất 3 bông). Tỉ lệ hạt chắc được tính theo công thức:
100 / / (%) / bong Tongsohat bong hac Tongsohatc bong c Tylehatcha
Khối lượng 1000 hạt (g): cân 1000 hạt ở độ ẩm 14%.
3.2.4 Phương pháp đánh giá khả năng chống chịu mặn giai đoạn mạ
(Gregorio et al., 1997) [89]
Chuẩn bị dung dịch dinh dưỡng gốc
Chuẩn bị dung dịch gốc phù hợp là cần thiết để tránh thiếu hụt chất dinh dưỡng và độc tính của khoáng chất mà không do độ mặn gây ra. Thay mới dung dịch gốc hai tháng một lần. Vì vậy, lượng chuẩn bị nên phụ thuộc vào số lượng của các giống thanh lọc trong thời gian hai tháng. Bảng 3.4 cho biết chi tiết chuẩn bị 4 lít dung dịch gốc.
Đối với dung dịch gốc đa lượng, cân đủ số lượng cho từng hợp chất (xem Bảng 3.4) và chuyển qua cốc 1000-ml và khuấy với 750 ml nước cất. Đổ hỗn hợp vào bình định mức 2 lít, sau đó thêm nước cất và định mức tới 2 lít. Khuấy đều hỗn hợp trong 15 phút với cá từ rồi chuyển vào chai đựng dung dịch gốc.
Chuẩn bị dung dịch dinh dưỡng vi lượng gốc rất quan trọng bởi vì hầu hết chất dinh dưỡng còn thiếu và độc tính khác có thể do được chuẩn bị không đúng. Mỗi hợp chất của dinh dưỡng vi lượng được liệt kê trong Bảng 3.4 phải được hòa tan một cách riêng biệt. Sử dụng 50 ml nước cất để hòa tan mỗi hợp chất trừ clorua sắt, riêng clorua sắt phải được hòa tan trong 100 ml nước cất. Trộn tất cả các dung dịch với nhau trong 1 lít nước cất bằng cách sử dụng bình định mức 2 lít. Thêm dung dịch clorua sắt trước khi cho acid citric và khuấy đều hỗn hợp trong 15 phút bằng con cá từ. Cuối cùng thêm 100 ml axit sulfuric vào hỗn hợp và định mức đến 2 lít. Khuấy thêm 10 min và trữ trong một chai thủy tinh tối. Màu cuối cùng của dung dịch này phải là màu vàng nâu. Tất cả các dung dịch gốc phải được dán nhãn đúng cách và được giữ trong chai riêng biệt.
Bảng 3.4 Chuẩn bị dung dịch gốc
Nguyên tố Hợp chất Chuẩn bị (g/4 L dd)
Đa lượng
N Amonium nitrate (NH4NO3) 365,6
P Sodium phosphate, monobasic monohydrate (NaH2PO4.H2O)
142,4
K Potassium sulfate (K2SO4) 285,6
Ca Calcium cloride, dihydrate (CaCl2.2H2O) 469,4
Mg Magiesium sulfate, 7-hydate (MgSO4.7H2O) 1.296,0
Vi lượng Hòa tan hợp chất riêng biệt và trộn với 2 lít nước cất, sau đó thêm 200 ml H2SO4 cuối cùng lên thể tích đủ 4 lít
Mn Maganous chloride, 4-hydrate (MnCl2.4H2O) 6,000
Mo Amonium molybdate, 4-hydrate [(NH4)6Mo7O24.4H2O]
0,296
Zn Zinc sulfate, 7-hydrate (ZnSO4.7H2O) 0,140
Bo Boric acid (H3BO3) 3,736
Cu Cupric sulfate, 5-hydrate (CuSO4.5H2O) 0,124
Fe Ferric chloride, 6-hydrate (FeCl3.6H2O) 30,800
Citic acid monohydrate (C6H8O7.H2O) 47,600
Nguồn: Yoshida et al., 1976 [270]
Lưu ý: Để việc pha chế và lưu trữ dễ dàng, các hợp chất ngậm nước là thích hợp
Bảng 3.5 Thành phần nguyên tố của dung dịch dinh dưỡng Nguyên tố Hợp chất ml dd gốc/360 L dung dịch dinh dưỡng Nồng độ của nguyên tố (ppm) Đa lượng
N Amonium nitrate (NH4NO3) 450 40
P Sodium phosphate, monobasic monohydrate (NaH2PO4.H2O)
450 40
K Potassium sulfate (K2SO4) 450 40
Ca Calcium sulfate, dehydrate (CaCl2.2H2O) 450 40
Mg Magiesium sulfate, 7-hydate (MgSO4.7H2O)
450 40
Vi lượng
Mn Maganous chloride, 4-hydrate (MnCl2.4H2O)
0,50 Mo Amonium molybdate, 4-hydrate
[(NH4)6Mo7O24.4H2O]
0,05
Zn Zinc sulfate, 7-hydrate (ZnSO4.7H2O) 450 0,01
Bo Boric acid (H3BO3) 0,20
Cu Cupric sulfate, 5-hydrate (CuSO4.5H2O) 0,01
Fe Ferric chloride, 6-hydrate (FeCl3.6H2O) 2,00
Mặn hóa dung dịch dinh dưỡng
Dung dịch dinh dưỡng mặn được chuẩn bị bằng cách thêm NaCl trong khi khuấy để có được EC mong muốn (Ví dụ: 6; 7,5 và 9 g NaCl/lít dung dịch dinh dưỡng để có EC là 12, 15 và 18 dSm-1 tương ứng). Đổ dung dịch vào các khay đủ để chạm vào đáy lưới của tấm xốp. Dung dịch cần thiết cho mỗi khay khoảng 3 lít. Tuy nhiên, thực tế chuẩn bị nhiều hơn số lượng chính xác trong trường hợp tràn đổ.
Quản lý dung dịch dinh dưỡng
Việc duy trì dung dịch dinh dưỡng là rất quan trọng. Quan trọng nhất là việc điều chỉnh độ pH. Theo dõi và duy trì độ pH của dung dịch dinh dưỡng là rất quan trọng bởi vì điều này kiểm tra sự cân bằng của các chất dinh dưỡng có sẵn, nếu pH của dung dịch dinh dưỡng lệch ± 1,0 so với pH 5,0 sẽ làm cho một số chất dinh dưỡng trở nên độc hại và một số chất khác thiếu, do đó một máy đo pH đáng tin cậy và hiệu chuẩn thường xuyên là cần thiết.
Amonium và Nitrat là nguồn cung cấp đạm, pH sẽ giảm trong những ngày đầu tiên bởi vì ion ammonium được thuận lợi hấp thụ bởi cây trồng hơn ion nitrat. pH sau đó sẽ tăng khi ion ammonium cạn kiệt và nhiều ion nitrat được hấp thu bởi cây trồng. Việc tăng pH trong dung dịch dinh dưỡng có thể được sử dụng như một chỉ báo rằng nguồn đạm bắt đầu bị thiếu. Thay đổi dung dịch dinh dưỡng sau mỗi 8 ngày.
Sự thâm nhập của ánh sáng vào dung dịch dinh dưỡng thúc đẩy sự tăng trưởng của tảo. Tảo không có hại, nhưng nó có xu hướng làm tăng pH đặc biệt là vào giữa ngày và đầu giờ chiều. Nếu tốc độ tăng trưởng đáng kể tảo được