3. đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨỤ
3.1.1. đối tượng và vật liệu nghiên cứu
* Giống lúa:
- đề tài tiến hành trên 19 giống lúa nương ựược thu thập tại khu vực Tây Bắc và giống CH5 là giống ựối chứng:
Bảng 3.1. Tên, ký hiệu và ựặc ựiểm của các giống lúa nương nghiên cứu TT Tên giống Ký hiệu địa ựiểm thu thập đặc ựiểm giống
1 Khẩu Cai G1 Tuần giáo - điện Biên Cao, đN kém, NS thấp 2 Pe Cang G2 điện Biên - điện Biên Cao, đN kém, NS thấp 3 Khẩu Nia G3 điện Biên - điện Biên Cao, đN kém, NS thấp 4 Khẩu hay lộc G4 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 5 Khẩu đành G5 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 6 Pe đò G6 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 7 Khẩu Sẻ Dành G7 Mù Cang Chải-Yên Bái Cao, đN kém, NS thấp 8 Bắc Cạn G8 Mù Cang Chải-Yên Bái Cao, đN kém, NS thấp 9 Ón Non G9 Mù Cang Chải-Yên Bái Cao, đN kém, NS thấp 10 BLêla G10 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 11 Khẩu Nháp G11 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 12 Máy Khắa G12 Tuần giáo Ờ điện Biên Cao, đN kém, NS thấp 13 Ma Tra Trắng G13 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 14 Má Có G14 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 15 Tẻ Mèo1 G15 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 16 Ma Tra đỏ G16 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 17 Khẩu đếch G17 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 18 Lương Phượng G18 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 19 Tẻ Mèo 2 G19 Thuận Châu - Sơn La Cao, đN kém, NS thấp 20 CH5 (đC) G20 Viện CLT&CTP Thấp, đN tốt, NS khá
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 33
- Giống lúa CH5: là giống chịu hạn ựã ựược của Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm chọn tạo, có khả năng chịu hạn và năng suất khá, ựã ựược công nhận là giống Quốc gia năm 2002. Hiện giống CH5 ựang ựược trồng tại một số khu khu vực vùng cao trong cả nước vì vậy chúng tôi sử dụng làm giống ựối chứng.
* Hóa chất :
- Kaliclorat (KCLO3): sản xuất tại Vương quốc Anh với hàm lượng tinh khiết là: 99,0% ựược sử dụng cho các thắ nghiệm gây hạn nhân tạo trong phòng thắ nghiệm.
- Natriclorua (NaCl), sản xuất tại Trung Quốc với hàm lượng 99,5% ựược sử dụng cho thắ nghiệm xác ựịnh áp suất thẩm thấu của tế bào rễ câỵ
3.1.2. địa ựiểm nghiên cứu
Các thắ nghiệm ựược thực hiện tại Phòng thắ nghiệm và Vườn thực nghiệm của trường đại học Tây Bắc.
3.1.3. Thời gian nghiên cứu
đề tài ựược thực hiện từ tháng 1 ựến tháng 11 năm 2010
3.2. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu các chỉ tiêu sinh lý ựánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa nương trong phòng và nhà lướị
- đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển và một số chỉ tiêu sinh lý liên quan ựến khả năng chịu hạn của các giống lúa thắ nghiệm trong ựiều kiện nước trời (không tưới).
3.3. Phương pháp nghiên cứu
3.3.1. đánh giá khả năng nảy mầm và sinh trưởng mầm của các giống lúa nương trong ựiều kiện hạn nhân tạo bằng KCLO3 nương trong ựiều kiện hạn nhân tạo bằng KCLO3
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 34
Thắ nghiệm bố trắ ngẫu nhiên hoàn toàn, với 4 công thức ở các nồng ựộ khác nhau và 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp lại là 1 ựĩa Petri gieo 20 hạt cho 1 giống . Xác ựịnh tỷ lệ nảy mầm ở các nồng ựộ khác nhau KCLO3
Công thức thắ nghiệm Nồng ựộ KCLO3
CT1 đ/C (nước)
CT2 1,0%
CT3 1,5%
CT4 2,0%
- Sinh trưởng mầm:
Chọn hạt có mầm dài 1cm cuộn trong giấy thấm sau ựó nhúng rễ vào dung dịch KCLO3 trong ống nghiệm với nồng ựộ 0,8 và 1%, công thức ựối chứng sử dụng nước. Theo dõi khả năng sinh trưởng của mầm và rễ sau 7 ngàỵ
Công thức thắ nghiệm Nồng ựộ KCLO3
CT1 đ/C (nước)
CT2 0,8 %
CT3 1,0%
3.3.2. Nghiên cứu các chỉ tiêu sinh lý ựánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa nương trồng trong ựiều kiện nhà lưới giống lúa nương trồng trong ựiều kiện nhà lưới
*Khả năng ựiều chỉnh áp suất thẩm thấu rễ của các giống lúa nương khi bị hạn ở giai ựoạn 3 lá
Thắ nghiệm ựược bố trắ trong chậu vại theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn, mỗi giống gieo trong 3 chậu tương ứng với 3 lần lặp lại, mỗi chậu gieo 10 câỵ Tiến hành không tưới trong 7 ngày vào thời kỳ 3 lá. Theo dõi áp suất thẩm thấu rễ của các giống lúa thắ nghiệm.
*Khả năng giữ nước và tỷ trọng diện tắch lá ở giai ựoạn trỗ của các giống lúa nương.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 35
Thắ nghiệm ựược bố trắ trong chậu vại theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn, mỗi giống gieo trong 3 chậu tương ứng với 3 lần lặp lạị Xác ựịnh khả năng giữ nước và tỷ trọng diện tắch lá của các giống lúa thắ nghiệm giai ựoạn trỗ.
* Khả năng quang hợp, sinh trưởng và năng suất của các giống lúa nương khi bị hạn ở các giai ựoạn ựẻ nhánh và trỗ bông
Thắ nghiệm ựược bố trắ trong chậu vại theo kiểu ngẫu nhiên hoàn toàn, mỗi giống gieo trong 9 chậu tương ứng với 3 công thức, mỗi công thúc 1 chậu, mỗi chậu 3 khóm lúa và ựược lặp lại 3 lần. Tiến hành không tưới 5 ngày vào các giai ựoạn khác nhau theo các công thức sau:
Công thức Thắ nghiệm
CT1 Gây hạn vào giai ựoạn ựẻ nhánh CT1 Gây hạn giai ựoạn trỗ
CT3 đối chứng (có tưới)
3.3.3. đánh giá khả năng chịu hạn của các giống lúa nương trồng ngoài ựồng ruộng trong ựiều kiện nước trời (không tưới) ựồng ruộng trong ựiều kiện nước trời (không tưới)
Công thức Thắ nghiệm
CT1 đ/C ( có tưới )
CT2 Nước trời (không tưới)
- Các giống lúa nương nghiên cứu từ khi gieo ựến thu hoạch hoàn toàn chịu nước trời (không tưới).
- Công thức ựối chứng ựược tưới ẩm ựịnh kỳ 4 ngày / lần
- Bố trắ thắ nghiệm: Công thức có tưới và không tưới ựược bố trắ thành hai hàng song song nhaụ Các giống ựược bố trắ theo phương pháp quan sát vườn dòng tuần tự không nhắc lại của IRRỊ Mỗi giống gieo 5 hàng trong một ô thắ nghiệm có chiều dài 2m, khoảng cách hàng 25cm. Theo dõi 3 hàng, mỗi hàng theo dõi 10 cây, dùng que cắm cố ựịnh từ khi mọc ựể theo dõi các chỉ tiêụ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 36
- Sơ ựồ thắ nghiệm ngoài ựồng ruộng Dải bảo vệ G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 .... G1 G2 G3 G4 G5 G6 G7 .... Dải bảo vệ Dải bảo vệ Dải bảo vệ
3.3.4. Chỉ tiêu theo dõi:
Tổng số hạt nảy mầm x 100 - Tỷ lệ nảy mầm (%) =
Tổng số hạt gieo
- Chiều cao mầm TB (cm) = Tổng chiều cao mầm / Tổng mầm theo dõi - Chiều dài rễ TB (cm) = Tổng chiều dài rễ / Tổng số cây theo dõi
- Áp suất thẩm thấu rễ
Phương pháp xác ựịnh theo Giáo trình Sinh lý Thực Vật (Hoàng Minh Tấn và cs, 2006)
Công thức xác ựịnh áp suất thẩm thâu của Vant Hoff: π = RTCi
Trong ựó: π: là áp suất thẩm thấu (atm) T: là nhiệt ựộ tuyệt ựối (t0 +273) R: là hằng số khắ = 0,082
C: Nồng ựộ dịch bào i: là mức ựộ ựiện ly [24].
Xác ựịnh nồng ựộ dịch bào bằng phương pháp so sánh tỷ trọng ựể tìm nồng ựộ ựẳng trương. Cách tiến hành như sau: cho dung dịch muối natriclorua (NaCl) vào 1 dãy ống nghiệm với nồng ựộ (mol/lit) từ 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6MẦ. Tiến hành rã rễ, triết lấy dịch cho lần lượt từng giọt vào ống ựối chứng, xác ựịnh nồng ựộ ựẳng trương
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 37
- Khả năng giữ nước của lá:
Xác ựịnh theo phương pháp Zacdoks và cộng sự (1974) [27], sử dụng mô hình cải tiến của CLarke và Mc Caig (1982), Mc Caig và Ramogosa (1989).
Mỗi công thức cắt 5 lá cho vào túi nilon buộc kắn cân nhanh ựể xác ựịnh khối lượng nước ban ựầu (Wf), sau ựó mẫu lá ựược ựặt trong phòng ựiều hoà với 250C, sau 12h, 24h, 36h, cân lại mẫu (Wt) và cân lần cuối khi mẫu ựược sấy khô ở nhiệt ựộ 700C ựến khối lượng không ựổi 650 (Wd). Thắ nghiệm lặp lại 3 lần. Wf - Wt
RWL = x 100 Wf Ờ Wd
Trong ựó: RWL: Tỷ lệ mất nước sau thời gian t. Wf: Khối lượng tươi ban ựầụ
Wt: Khối lượng sau thời gian t. Wd: Khối lượng khô.
- Tỷ trọng diện tắch lá:
Tỷ trọng diện tắch lá (SLA) là ựộ dày lá liên quan ựến khả năng giữ nước của lá. đánh giá theo phương pháp của Zadoks và cộng sự (1974) [27].
Cách tiến hành: cắt 5 lá, xác ựịnh diện tắch lá (Slá) của các giống. Sấy khô lá , cân khối lượng (Pck).
S lá SLA ( cm2/ g chất khô) =
Pck
Trong ựó: SLA: Tỷ trọng diện tắch lá. S lá: Diện tắch lá.
Pck: Khối lượng chất khô.
- Cường ựộ quang hợp (ộmol CO2 /m2 lá/s), cường ựộ thoát hơi nước(mmol H2O/m2 lá/s)
Xác ựịnh bằng máy ựo cường ựộ quang hợp TPS Ờ 2 của Mỹ với nhiệt ựộ là 320C và cường ựộ ánh sáng là 1800 lux.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 38
Xác ựịnh ở giai ựoạn ựẻ nhánh và giai ựoạn trỗ, mỗi giai ựoạn theo dõi ở ba thời ựiểm: Trước khi gây hạn, gây hạn 5 ngày và phục hồi 2 ngày, mỗi cây chọn hai lá trên cùng ựể ựo các chỉ tiêu: cường ựộ quang hợp (ộmol CO2 /m2 lá/s), cường ựộ thoát hơi nước (mmol H2O/m2 lá/s). Từ ựó xác ựịnh hiệu suất sử dụng nước (mg CO2/g H2O)
- Các ựặc ựiểm hình thái liên quan ựến khả năng chịu hạn của các giống lúa nương trong ựiều kiện nước trời theo thang ựiểm IRRI (Phần phụ lục 2).
- Mức ựộ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chịu hạn theo thang ựiểm của IRRI (Phần phụ lục 2)
- Ẩm ựộ ựất ựược xác ựịnh bằng phương pháp sấy và cân ựất tắnh ra %. - Theo dõi các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các công thức gồm số bông trên m2, số hạt trên bông, tỷ lệ hạt lép, khối lượng 1000 hạt và năng suất thực thu/m2.
3.3.5. Kỹ thuật gieo trồng:
- Thời vụ gieo: Gieo ngày 30 tháng 5 năm 2010.
- Làm ựất khô, cầy bừa kỹ, lên thành các luống rộng 1,5m dài 2m. Rạch hàng nông khoảng 3cm dọc trên mặt luống và gieo hạt bằng tay rồi lấp ựất lại, sau ựó tỉa cây theo khoảng cách ựã ựịnh.
- Chăm sóc: Bón phân theo quy trình của giáo trình Cây lương thực tập 1, NXB Nông nghiệp Hà Nội, 1997:
+ Lượng phân: 500kg Supelân, 200kg Ure, 200kg Kaliclorua trên 1ha + Cách bón: Bón lót toàn bộ phân lân và 10% ựạm, kalị Bón thúc 3 lần: lần 1 lúc ựẻ nhánh, 30% phân ựạm và kali; lần 2 kết thúc ựẻ nhánh 30% phân ựạm và ka li; lần 3 trước trỗ 15 ngày 30% phân ựạm và kalị
+ Chế ựộ tưới nước:
Tưới ựủ ẩm cho công thức ựối chứng
Các công thức thắ nghiệm không tưới nước.
3.4. Phương pháp xử lý số liệu
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 39
4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.1. đánh giá khả năng nảy mầm và sinh trưởng mầm của các giống lúa nương trong phòng thắ nghiệm nương trong phòng thắ nghiệm
4.1.1. đánh giá khả năng nảy mầm của của các giống lúa nương trong ựiều kiện hạn nhân tạo bằng KClO3 ựiều kiện hạn nhân tạo bằng KClO3
Tắnh chống chịu hạn của thực vật có ựược là kết quả tác ựộng tổng hợp của ựa gen theo hai cơ chế sinh lý cơ bản là chống lại sự mất nước và chịu ựược sự mất nước. Một trong những phương pháp ựánh giá khả năng chống chịu hạn của cây trồng hiện nay ựược sử dụng cho nhiều loại cây trồng là ựánh giá thông qua tỷ lệ nảy mầm của hạt trong dung dịch có áp suất thẩm thấu cao (ựường hoặc muối). Phương pháp này hiện ựang ựược nhiều nước trên thế giới áp dụng ựể xác ựịnh gián tiếp khả năng chịu hạn của giống lúạ Tế bào trong hạt giống là những tế bào sống, khi ựược ngâm và cho nảy mầm trong dung dịch có áp suất thẩm thấu cao, nếu những giống nào vẫn có khả năng hút nước ựược và nảy mầm bình thường chứng tỏ tế bào hạt giống của giống ựó có khả năng chống chịu hạn tốt. đây cũng là một biện pháp tôi luyện khả năng chịu ựựng của hạt giống trước khi ựem trồng trong ựiều kiện khô hạn hay ựiều kiện mặn.
Trong thắ nghiệm này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khả năng nảy mầm của 19 giống lúa nương và giống ựối chứng là CH5 trong dung dịch gây áp suất thẩm thấu cao ựó là KClO3 ở các nồng ựộ khác nhau và ựối chứng ựược sử dụng là nước, kết quả thắ nghiệm ựược trình bày trong bảng 4.1.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong ựiều kiện nảy mầm trong nước, các giống lúa nương ựều cho khả năng nảy mầm tương ựối thấp, dao ựộng từ 73% ựến 84% trong ựó có 6 giống có tỷ lệ nảy mầm dưới 80%. So với giống ựối chứng CH5 nảy mầm ựạt 88.3% thì các giống lúa nương ựều thể hiện khả
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 40
năng nảy mầm thấp hơn. điều này cũng khẳng ựịnh rằng các giống lúa nương ựược chúng tôi thu thập về ựã không ựược bảo quản tốt dẫn ựến khản năng nảy mầm của chúng thấp.
Bảng 4.1. Khả năng nảy mầm của của các giống lúa nương trong ựiều kiện hạn nhân tạo bằng KClO3
Tỷ lệ nảy mầm sau 7 ngày của các giống lúa nương trong KClO3 và nước (%) TT Tên giống Ký hiệu H2O KClO3 (1%) KClO3 (1,5%) KClO3 (2%) 1 Khẩu Cai G1 78,3 64,7 44,7 23,3 2 Pe Cang G2 76,7 68,0* 50,0* 29,0* 3 Khẩu Nia G3 78,3 67,0* 46,0 23,0 4 Khẩu hay lộc G4 77,0 69,3* 51,3* 32,0* 5 Khẩu đành G5 76,0 64,3 45,3 24,3 6 Pe đò G6 82,0 69,3* 50,7* 29,0* 7 Khẩu Sẻ Dành G7 83,3 60,3 45,0 25,0 8 Bắc Cạn G8 80,3 61,0 46,0 25,7 9 Ón Non G9 81,7 67,0* 41,7 27,3* 10 BLêla G10 81,3 68,0* 42,0 29,7* 11 Khẩu Nháp G11 80,3 66,7* 46,7 25,3 12 Máy Khắa G12 81,3 62,7 41,6 21,7 13 Ma Tra Trắng G13 84,3 61,7 44,0 23,7 14 Má Có G14 83,0 63,7 44,0 23,3 15 Tẻ Mèo1 G15 73,3 65,0 43,0 21,3 16 Ma Tra đỏ G16 82,7 62,7 44,7 23,7 17 Khẩu đếch G17 81,3 67,3* 47,0 27,0* 18 Lương Phượng G18 83,0 68,7* 50,3* 29,7* 19 Tẻ Mèo 2 G19 82,0 66,3* 45,0 23,0 20 đ/C CH5 G20 88,3 60,0 41,0 18,0 CV% 7.1 6.5 6.1 6.9 LSD.05 9.4 6.1 9.0 8.5
* Các giống có tỷ lệ nảy mầm cao hơn ựối chứng có ý nghĩa
Mặc dù trong ựiều kiện nước cất, khả năng nảy mầm của các giống lúa nương là thấp hơn giống ựối chứng, tuy nhiên trong ựiều kiện dung dịch KClO3 ở các nồng ựộ khác nhau là 1%; 1,5% và 2% thì các giống lúa nương
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 41
lại thể hiện khả năng nảy mầm tốt hơn so với giống ựối chứng. Trong ựiều kiện thực tế, các giống lúa này ựược gieo trực tiếp xuống ựất khô mà không cần ngâm ủ nảy mầm nhưng chúng vẫn có thể hút nước ựược và mọc lên trong ựiều kiện tự nhiên. Có thể khả năng nảy mầm tốt trong ựiều kiện khô hạn là một trong những ựặc ựiểm thắch nghi của chúng khi liên tục ựược gieo trồng trên các nương ựồi không có nước tướị
Cụ thể trong ựiều kiện dung dịch KClO3 1%, các giống lúa nương ựều có tỷ lệ nảy mầm dao ựộng từ 60% - 69,3% giảm mạnh so với ựiều kiện nảy