1.2.1 .Tạo giống lúa ưu thế lai hệ ba dòng
1.8.Tình hình nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam
Địa phương đầu tiên gieo cấy lúa lai nước ta là tỉnh Quảng Ninh và Lạng Sơn do nông dân cấy tự phát (Nguyễn Công Tạn, 2002). Bộ Nông nghiệp & Công nghiệp thực phẩm (nay Bộ NN & PTNT) trên cơ sở đánh giá thực tế thấy năng suất lúa lai nhập từ Trung Quốc có năng suất cao hơn giống lúa thuần, đã nhập giống lúa lai Trung Quốc làm mơ hình trình diễn một số địa phương ở các vùng sinh thái. Kết quả trình diễn lúa lai cho thấy lúa lai có khả năng thích ứng rất rộng từ vùng núi phía Bắc đến Tây Nguyên và năng suất lúa lai cao hơn lúa thuần từ 20% đến 30%.
Năm 1992, Việt Nam bắt đầu nhập nội một số dòng CMS từ Trung Quốc, IRRI và Ấn Độ. Do vậy đã sản xuất được một số tổ hợp lúa lai nhập nội và lai tạo chọn tạo những tổ hợp lúa lai lai mang thương hiệu Việt Nam.
1.8.1. Kết quả nghiên cứu lúa lai trong nước
- Đối với lúa lai ba dòng:
Việt Nam đã nhập được một số dòng CMS từ Trung Quốc, IRRI và Ấn Độ, như Zhenshan 97A, BoA, II-32A, D62A, IR58025A, Kim 23A (Nguyễn Như Hải, 2008), (Nguyễn Thị Trâm 2011). Bên cạnh nhập các dịng CMS từ nước ngồi, Việt Nam cũng nhập một số tổ hợp lai và dòng phục hồi (R) đồng thời chọn lọc và duy trì một số dịng R: Minh Khơi 63, Quế 99, Trắc 64, Quế 99, R903, Phúc Khôi 838, R527, R998, R718… Từ các dòng bố mẹ nhập nội Việt Nam đã tổ chức sản xuất một số giống lúa lai phục vụ cho sản xuất như: Shan ưu 63, Shan ưu Quế 99, Bắc ưu 64, Bắc ưu 903, Nhị ưu 63, Nhị ưu 838, Nhị ưu 718, Bác ưu 527, Bác ưu 253 (Nguyễn Thị Trâm, 2011), (Nguyễn Trí Hồn, 2003), (Trần Văn Quang, 2009), (Vũ Văn Liết, 2009).
- Đối với lúa lai hai dòng
Khác với lúa lai “ba dòng”, Việt Nam nhập nội và chọn tạo nhiều các dòng mẹ mới. Ngồi các dịng TGMS nhập nội: 11S, TGMS7, TGMS11, TGMS6, TG10, TG5, TG27, Peiải64S (Nguyễn Như Hải, 2008), (Nguyễn Thị Trâm, 2006a), (Phạm
Ngọc Lương, 2000), (Nguyễn Trí Hồn, 2003), (Hà Văn Nhân, 2002), (Phạm Văn Ngọc, 2010), (Nguyễn Bá Thơng, 2006), cịn có các dịng EGMS tạo mới: VN-01, 11S, TGMSVN1, T1S-96, 103S, TGMS6, Hương 125S, T7S, 141S, E15 và P5S (Hoàng Tuyết Minh, 2002), (Nguyễn Trí Hồn, 2003), (Phạm Ngọc Lương, 2000), (Nguyễn Thị Trâm, 2006b), (Nguyễn Thị Trâm, 2011), (Trần Văn Quang, 2006), (Nguyễn Thị Hảo, 2011). Nhưng số lượng dòng TGMS ứng dụng để phục vụ sản xuất ở nước ta cịn ít. Một số dịng cịn có hạn chế về KNKH, khả năng cho con lai có ưu thế lai cao về năng suất, khả năng chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận. Hiện nay nước ta có hơn 20 dịng TGMS mới được chọn tạo trong nước, tuy nhiên chỉ một số dòng: T1S-96, 103S, AMS-30S, T7S, 135S, TG1S, P5S (PGMS) được sử dụng rộng rãi trong việc chọn tạo các tổ hợp lúa lai hai dòng mới phát triển vào sản xuất. Các dòng này cho con lai ngắn ngày, chất lượng gạo khá tốt, đặc biệt dễ sản xuất hạt lai (Phạm Đồng Quảng, 2005). Trong 5 dòng EGMS của Trường Đại học Nơng nghiệp Hà Nội chọn tạo, có 2 dịng T1S-96 và 103S được sản xuất rộng rãi. Các dòng EGMS như 135S, T7S và P5S đang sản xuất thử (Nguyễn Thị Trâm, 2011a).
Hàng năm, các nhà khoa học Việt Nam liên tục chọn tạo và đánh giá các dòng EGMS. Nguyễn Văn Cương tiến hành đánh giá 12 dòng TGMS chọn tạo trong nước. Kết quả có 4 dịng: E9, E11, E12-11 và dịng E12-21 có triển vọng. Các dịng này có đặc điểm thấp cây, ngắn ngày và có tỷ lệ vịi nhụy vươn ra ngoài khá (Nguyễn Văn Cương, 2011).
Do chọn tạo được nhiều dịng EGMS thích ứng với điều kiện trong nước nên Việt Nam cũng chọn được nhiều tổ hợp lúa lai “hai dòng” mới được Bộ NN & PTNT công nhận. Cho đến nay, Bộ NN & PTNT cơng nhận chính thức 6 giống lúa lai “hai dòng”: TH3-3, TH3-4, TH3-5, Việt lai 20, Việt lai 24, HC 1 và công nhận tạm thời 12 giống: TH5-1, TH7-3, TH7-2, TH8-3, VL50, HYT103, HYT102, HYT108, LH06, LC212, LC270 (Nguyễn Thị Trâm, 2011a), (Nguyễn Thị Trâm 2011b), (Nguyễn Văn Cương, 2011), (Phạm Thị Ngọc Yến, 2009).
Ngoài phương pháp chọn lọc truyền thống, Vũ Hồng Quảng (2011) đã sử dụng kỹ thuật chỉ thị phân tử (Marker) chọn tạo dòng mẹ bất dục và dòng phục hồi mới để phục vụ chọn tạo lúa lai “hai dòng” trong nước. Kết quả đã chọn được 2
dòng mẹ bất dục mang gen tương hợp rộng là: TGWCG530S và TGWCG111S. Các dòng mẹ mang gen tương hợp rộng là cơ sở con lai từ các lồi phụ có tỷ lệ đậu hạt cao. Các nhà chọn giống lúa lai trong nước chọn tạo thành cơng dịng P5S từ tổ hợp lai T1S-96/Peiải64S. Dòng P5S này hữu dục khi độ dài ngày ngắn hơn hoặc bằng 12h16’ và bất dục hoàn toàn khi độ dài ngày lớn hơn 12h30’ (Trần Văn Quang, 2006).
Nghiên cứu ảnh hưởng thời tiết đến ưu thế lai của lúa, các nhà khoa học của Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội cho thấy: Khi tăng cường độ ánh sáng và nhiệt độ thì giá trị ưu thế lai giống Việt lai 20 vượt cả dịng bố mẹ tốt nhất và trung bình về cường độ quang hợp, ở tất cả giai đoạn sinh trưởng trong cả vụ Xuân và vụ Mùa (Phạm Văn Cường, 2006). Khi nghiên cứu giống Việt lai 20 và dòng bố mẹ của chúng, tác giả còn phát hiện khi tăng lượng đạm bón giá trị ưu thế lai về năng suất hạt và năng suất tích lũy trong vụ Xuân chủ yếu là do tăng tốc độ tích lũy chất khơ ở giai đoạn đẻ nhánh hữu hiệu và trỗ. Ở vụ Mùa chủ yếu là do tích lũy chất khơ ở giai đoạn trỗ (Phạm Văn Cường, 2007).
Dòng bất dục T1S-96 là dòng mẹ của một số tổ hợp lai hai dòng đang phát rộng trong sản xuất hiện nay. Xác định vùng nhân dòng T1S-96 để đạt năng suất cao rất có ý nghĩa trong sản xuất hạt giống lai. Nguyễn Thị Trâm đã xác định thời vụ nhân dòng T1S-96 để đạt năng suất cao như sau: Ở vùng đồng bằng vụ Xuân gieo vào 15-25/12. Ở vùng núi cao trên 950 m so với mặt nước biển thì nên gieo vào 20 - 30 tháng 6 hàng năm (Nguyễn Thị Trâm, 2010).
- Diện tích và năng suất lúa lai Việt Nam
Lúa lai chính thức được đưa về Việt Nam thử nghiệm từ năm 1991 (Nguyễn Thị Trâm, 2011). Đến năm 1995, diện tích lúa lai cấy khoảng 73,503 ha (chiếm 1,08%) diện tích lúa cả nước. Sau năm 1995, diện tích gieo cấy lúa lai của cả nước tăng dần, đến năm 2008 diện tích lúa lai tăng lên 620.000 ha và cao nhất năm 2010, diện tích lúa lai đạt 709.816 ha (chiếm 9,54% diện tích lúa).
So với các nước châu Á, diện tích lúa lai của Việt Nam trong mấy năm gần đây tăng chậm so với các nước trong khu vực. Năm 2004 diện tích lúa lai của Việt Nam 577.000 ha (chiếm 7,75% diện tích lúa cả nước) diện tích lúa lai lúc đó cao hơn Ấn Độ (500.000 ha) Philippin (175.000 ha) Bangdesh (60,000 ha) (Janaiah,
2006). Nhưng đến năm 2008, vị trí đầu diện tích của các nước trong khu vực đã thay đổi, Ấn Độ vươn lên đứng đầu với diện tích lúa lai (1.400.000 ha) chỉ đứng sau Trung Quốc, Bangladesh đứng vị trí sau Ấn Độ với diện tích 735.000 ha, cịn Việt Nam chỉ có 645.000 ha diện tích cấy giống lúa lai (Aldas, 2010).
Sản xuất hạt giống lúa lai F1 được Bộ NN và PTNT và chính quyền địa phương quan tâm. Từ năm 1992 đến năm 2009, diện tích sản xuất hạt giống F1 lúa lai nhìn chung tăng. Năm 1992, diện tích sản xuất hạt F1 chỉ có 173 ha đến năm 2000 có 620 ha, năm 2005 có tới 180 ha, cao nhất năm 2007 diện tích sản xuất hạt lai lên tới 1.900 ha (Nguyễn Thị Trâm, 2011).
Theo kết quả thống kê Bộ NN & PTNT, năng suất bình quân lúa lai cả nước (61,4 tạ/ha) từ năm 1995 - 2010 cao hơn năng suất lúa bình quân cả nước từ 24,28% đến 66,39% (Nguyễn Thị Trâm, 2011). Năng suất lúa lai giai đoạn sau cao hơn giai đoạn đầu. Từ năm 1995 đến năm 2004 năng suất lúa lai dao động từ 61,4 - 62,8 tạ/hạ, nhưng từ năm 2003 đến năm 2010 năng suất lúa lai đạt trên 63,0 tạ/ha.
Mặc dù chúng ta có nhiều cố gắng trong nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai mới, nhập nội và sản xuất F1 các tổ hợp lai nước ngoài. Nhưng lượng hạt giống lúa lai sản xuất trong nước không đáp ứng đủ nhu cầu giống của bà con nông dân. Giai đoạn 1992 - 2009 chỉ chiếm 3,27% (năm 1994) đến 25,87% (năm 2006) nhu cầu. Do vậy, việc đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai sản xuất trong nước đang là nhu cầu cần thiết trong tình hình sản xuất lúa lai hiện nay của nước ta. Bên cạnh nghiên cứu quy trình sản xuất hạt lai F1 của các tổ hợp lai sẵn có, thì việc nghiên cứu chọn tạo giống lúa lai mới phù hợp với từng vùng sinh thái cũng góp phần tăng sản lượng hạt giống lúa lai trong nước.
1.8.2. Những hạn chế và định hướng phát triển lúa lai trong nước
+ Những hạn chế phát triển lúa lai trong nước.
Sau gần 20 năm nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam, tại hội nghị “Tư vấn định hướng nghiên cứu và phát triển lúa lai ở Việt Nam giai đoạn 2011-2020” Bộ NN & PTNT (Nguyễn Trí Ngọc, 2011) đánh giá tồn tại lúa lai của nước ta hiện nay chưa có nhiều dịng bố mẹ có đặc tính nơng sinh học tốt, có khả năng kết hợp và ưu thế lai cao, dịng mẹ có khả năng nhận phấn tốt, đặc tính bất dục ổn định. Một số tổ hợp lúa lai hai dòng trong nước năng suất chưa vượt trội. Các tổ hợp lúa lai chưa thực sự phong phú, đặc biệt còn thiếu các tổ hợp lai chống chịu sâu bệnh (đặc biệt
rầy nâu và bạc lá) và điều kiện ngoại cảnh bất thuận (mặn, hạn, úng, rét). Bộ giống lúa lai cho vụ Mùa còn nghèo nàn. Các giống lúa lai chất lượng gạo cao, đáp ứng nhu cầu nội tiêu và xuất khẩu cịn ít.
Theo Nguyễn Thị Trâm (2011) thì Việt Nam cịn có những tồn tại về lúa lai hai dòng: Số lượng tổ hợp lúa lai "hai dòng" được chọn tạo trong cịn ít, chưa đa dạng, năng suất chưa vượt trội nên chưa cạnh tranh được lúa lai nhập từ Trung Quốc. Sản xuất hạt lai F1 lúa lai "hai dịng" vẫn có những năm dòng mẹ phục hồi hữu dục gây thiệt hại cho các đơn vị sản xuất giống lai, gây tâm lý không tốt cho việc mở rộng diện tích sản xuất hạt giống lúa lai "hai dịng" trong nước.
+ Định hướng nghiên cứu và phát triển lúa lai Bộ NN&PTNT trong những năm tới (Nguyễn Trí Ngọc, 2011) là xây dựng vùng sản xuất giống lúa lai tập trung khoảng 3000 ha, trong đó các tỉnh miền núi phía Bắc và đồng bằng sơng Hồng là 1000 ha gồm: Nam Định, Yên Bái, Thái Nguyên, Vĩnh Phúc. Về sản xuất lúa lai thương phẩm: Đối với vụ Xuân mở rộng tối đa diện tích vùng đồng bằng, miền núi, miền Nam và Tây Nguyên. Đối với vụ hè thu, vụ Mùa, tăng diện tích lúa lai hai dịng ở đồng bằng sơng Hồng, Thanh Hóa, Nghệ An và ở các tỉnh miền Núi. Ở vùng ven biển nên sử dụng các giống kháng bệnh bạc lá.
1.9. Đặc điểm địa hình khí hậu và địa hình vùng núi Đơng Bắc Bộ
Theo địa giới hành chính, vùng núi Đơng Bắc Bộ bao gồm các tỉnh: Phú Thọ, Hà Giang, Tuyên Quang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Lạng Sơn, Bắc Giang và Quảng Ninh. Một phần đất Lào Cai, Yên Bái vốn thuộc vùng Tây Bắc cũng được xếp vào vùng này (Tổng cục thống kê, 2011a). Theo điều kiện tự nhiên, vùng núi Đông Bắc Bộ thuộc Bắc Bộ: phía bắc có các dãy cao từ 1000 m ÷ 3000 m, phía tây giáp dãy núi Hồng Liên Sơn, phía đơng giáp vịnh Bắc Bộ. Trong vùng lại bị chia cắt bởi các cánh cung Đông Triều, Bắc Sơn, Ngân Sơn và cánh cung sông Gâm. Các cánh cung này dẫn gió mùa Đơng Bắc và gió Bắc thổi về mùa đông. Độ cao các dãy núi tạo nên các tiểu vùng sinh thái trồng lúa khác nhau.
Vùng có diện tích lúa và sản lượng lớn nhất là nằm giữa các cánh cung sông Ngân Sơn và Đông Triều, bao gồm phần đất của các tỉnh: Thái Nguyên, Bắc Giang, Lạng Sơn, Cao Bằng và Quảng Ninh. Vùng có diện tích trồng lúa lớn thứ 2 nằm khu vực nằm ở giữa dãy núi Hoàng Liên Sơn và cánh cung sông Gâm, bao gồm phần
đất của các tỉnh: Tuyên Quang, Hà Giang, Lào Cai, Yên Bái và Phú Thọ. Vùng có diện tích trồng lúa thứ 3 nằm giữa cánh cung sông Ngâm và Ngân Sơn, bao gồm phần đất của các tỉnh: Bắc Kạn và một phần Cao Bằng (Đặng Kim Sơn, 2004).
- Đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng núi Đông Bắc Bộ
Bảng 1.1. Đặc điểm khí hậu một số tỉnh đại diện tiểu vùng sinh thái ở vùng núi Đông Bắc Bộ
Năm theo dõi
Yếu tố thời tiết Tỉnh 2006 2007 2008 2009 2010 Sơn La 21,8 21,5 20,7 21,9 22,1 Tuyên Quang 24,0 24,0 23,2 24,2 24,2 Nhiệt độ (0C) Hà Nội 24,7 24,6 23,7 24,9 24,9 Sơn La 2063 2083 1831 2208 2163 Tuyên Quang 1421 1472 1358 1578 1578 Số giờ nắng (giờ) Hà Nội 1363 1462 1234 1413 1256 Sơn La 1212 1353 2083 1002 1209 Tuyên Quang 1596 1294 1721 1284 1284 Lượng mưa (mm) Hà Nội 1240 1659 2268 1612 1239 Sơn La 80 80 83 78 78 Tuyên Quang 83 82 82 80 80 Độ ẩm (%) Hà Nội 78 78 79 77 78 Nguồn: Tổng cục thống kê, 2011b
Vùng núi Đơng Bắc Bộ có đặc điểm chính:
+ Núi cao trung bình và núi thấp, các dãy núi có hình cánh cung. + Khí hậu nhiệt đới ẩm có mùa đơng lạnh,
+ Chịu ảnh hưởng của khí hậu Đại dương nhiều hơn vùng Tây Bắc Bộ, chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão nhiệt đới và ít chịu ảnh hưởng của gió Lào.
+ Nhiệt độ thấp: Vùng Đơng Bắc Bộ có nhiệt độ thấp hơn các vùng Trung du Bắc bộ và Tây Bắc Bộ cả mùa Đông và mùa Hè.
Nếu chọn tỉnh Sơn La đại diện cho khí hậu vùng Tây Bắc Bộ, tỉnh Tuyên Quang đại diện cho vùng núi Đơng Bắc Bộ và Hà Nội đại diện khí hậu vùng đồng bằng sơng Hồng, số liệu khí tượng diễn biến từ năm 2006 - 2010 bảng 1.1 cho thấy:
Nhiệt độ trung bình hàng năm của Tuyên Quang luôn cao hơn Sơn La từ 2,10C (năm 2010) đến 2,50C (năm 2007 và 2008). Nhưng so với Hà Nội, nhiệt độ trung bình cả năm của Tuyên Quang luôn thấp hơn Hà Nội từ 0,50C (năm 2008) đến 0,70C (năm 2006, 2009 và 2010).
Số giờ nắng trung bình trong năm, Tuyên Quang có số giờ nắng nhỏ hơn so với Sơn La từ 437 giờ (năm 2008) đến 642 giờ (năm 2006) nhưng lớn hơn Hà Nội từ 10 giờ (năm 2007) đến 322 giờ (năm 2010).
Tổng lượng mưa trong năm của Tuyên Quang so với Sơn La có năm ít hơn (năm 2007, năm 2008) có năm nhiều hơn (năm 2006, năm 2009, năm 2010) so với Hà Nội cũng vậy có năm ít hơn (năm 2007, năm 2008, năm 2009) có năm nhiều hơn (năm 2006, năm 2010) nhiều hơn.
Độ ẩm trung bình cả năm Tuyên Quang cao hơn Sơn La từ 2% (năm 2007, năm 2009, năm 2010) đến 3% (năm 2006) riêng năm 2008 thấp hơn 1%. So sánh với Hà Nội, thì độ ẩm trung bình hàng năm của Tun Quang ln cao hơn Hà Nội từ 2% (năm 2010) đến 5% (năm 2006).
Như vậy, nhận xét chung khí hậu Tun Quang có đặc điểm nổi bật khác so với Hà Nội đó là: Nhiệt độ thấp hơn, số giờ nắng nhiều hơn và độ ẩm cao hơn
Thái Nguyên là tỉnh có diện tích lúa lớn vùng núi Đơng Bắc Bộ, có vị trí nằm trong cánh cung Đơng Triều và cánh cung Ngân Sơn. Tuyên Quang là tỉnh có diện tích lúa lớn nhất (khoảng 62.200 ha) của vùng lúa nằm ở giữa vùng núi cánh cung sông Gâm và dãy núi Hoàng Liên Sơn. Bắc Kạn tuy là tỉnh có diện tích lúa khơng nhiều (khoảng 21.752 ha) nhưng thuộc khu vực giữa cánh cung sông Gâm và cánh cung Ngân Sơn có diện tích lúa lớn thứ 2 sau tỉnh Cao Bằng, do vậy ba tỉnh này có thể đại diện cho vùng núi Đông Bắc Bộ. Để thuận lợi nghiên cứu và đi lại, chúng tôi chọn Thái Nguyên là địa điểm lai tạo và đánh giá chọn tạo giống lúa lai và chọn thêm 2 tỉnh Tuyên Quang và Bắc Kạn để khảo nghiệm sinh thái.
Chương 2
VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
* Dòng mẹ: gồm 7 dòng EGMS: TG11, TG5, TG10, TG20, TG21, TG27 và
Peiải64S của Trường Đại học Nam Kinh - Trung Quốc, trong đó dịng Peiải64S thuộc loại PTGMS (Xu, 2003) , các dòng còn lại thuộc loại TGMS có ngưỡng nhiệt độ chuyển hóa 240C.
* Dịng bố: có 44 dịng được thu thập trong và ngoài nước, nguồn gốc và mức