3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.5. Tình hình nghiên cứu tuyển chọn giống lúa trên thế giới
1.3.5.1. Vai trò của giống mới trong sản xuất nông nghiệp
Giống cây trồng là khâu quan trọng nhất trong sản xuất trồng trọt. Đặc tính của giống (kiểu gen), yếu tố môi trường và kỹ thuật canh tác quyết định năng suất của giống. Những sự thay đổi về khí hậu, đất, nước ảnh hưởng rất lớn đến năng suất. Có sự tương tác giữa kiểu gen và môi trường, kiểu gen tốt chỉ được biểu hiện trong một phạm vi nhất định của môi trường. Vì vậy đánh giá tính ổn định và thích nghi của giống với môi trường thường được sử dụng để đánh giá giống.
Giống cây trồng nói chung và giống lúa nói riêng thì trong sản xuất chưa bao giờ đáp ứng đầy đủ. Hầu hết các nước trồng lúa trên thế giới đều quan tâm nghiên cứu về giống. Viện nghiên cứu lúa quốc tế International Rice Research Institute (IRRI) đã có chương trình nghiên cứu lâu dài về chọn giống, tạo giống nhằm đưa ra những giống có đặc trưng chính như: thời gian sinh trưởng, tính chống bệnh, sâu hại, năng suất, chất lượng gạo…
Giống lúa mới được coi là giống lúa tốt thì phải có độ thuần cao, thể hiện đầy đủ các yếu tố di truyền của giống đó, khả năng chống chịu tốt các điều kiện ngoại cảnh bất lợi của từng vùng khí hậu, đồng thời chịu thâm canh, kháng sâu bệnh hại, năng suất cao, phẩm chất tốt và ổn định qua nhiều thế hệ.
Hiện nay với kỹ thuật sinh học phát triển con người ngày càng can thiệp sâu hơn, thúc đẩy nhanh quá trình chọn tạo giống mới có lợi cho con người bằng phương pháp tạo giống như: Lai hữu tính, xử lý đột biến đặc biệt là kỹ thuật di truyền đang đóng góp có hiệu quả vào việc cải tiến giống lúa. Việc sử dụng các giống lúa ngắn ngày (xu hướng của sản xuất nông nghiệp hiện nay), đã cho phép làm nhiều vụ trong năm và cũng cho phép bố trí thời vụ gieo cấy trong vụ Xuân muộn hơn nhằm kéo dài thời gian sản xuất cây vụ đông, đồng thời cũng là hướng tận dụng tốt nhất nguồn tài nguyên thiên nhiên (bức xạ mặt trời, đất đai, nguồn nước…), để tăng khả năng quang hợp thuần của ruộng lúa, tạo năng suất ngày càng cao. Nghiên cứu vai trò của giống trong sản xuất nông nghiệp cho thấy: Giống luôn là yếu tố quan trọng làm tăng năng suất, tăng sản lượng và hạ giá thành sản phẩm.
Lúa là cây lương thực chính của hơn một nửa dân số trên thế giới. Dân số ngày càng tăng nhu cầu lương thực ngày càng lớn. Để đáp ứng nhu cầu lương thực ngày càng cao của thế giới, ngoài việc áp dụng các biện pháp kĩ thuật như: Giống mới, thâm canh, xây dựng cơ sở hạ tầng và hoàn thiện các biện pháp kĩ thuật khác... thì việc nghiên cứu, thu nhập, lai tạo và chọn ra giống lúa mới có năng suất cao, ổn định, phẩm chất khá, có khả năng chống chịu lại một số loại sâu bệnh, đồng thời thích ứng với một số điều kiện sinh thái nhất định thay thế dần các giống lúa cũ đã bị thoái hoá là một vấn đề đang được thế giới quan tâm, đầu tư và giải quyết.
Ngày nay các nước sản xuất nông nghiệp đều có cơ quan làm nhiệm vụ thu nhập, bảo tồn nghiên cứu, sử dụng các nguồn vật liệu cây trồng để chọn, tạo ra các giống mới phục vụ cho sản xuất. Trên thế giới đã hình thành ra nhiều tổ chức và cơ sở nghiên cứu quốc tế, đảm bảo việc thu thập tập đoàn giống và cung cấp nguồn gen để cải tạo các giống cây trồng trong đó có lúa.
1.3.5.2. Một số thành tựu về nghiên cứu lúa trên thế giới
* Công tác nghiên cứu lúa lai trên thế giới
Các công trình nghiên cứu lúa gạo được triển khai một cách mạnh mẽ ở nhiều nước trên thế giới. Năm 1926 J.W. Jones (Mỹ) đã bắt đầu nêu vấn đề ưu thế lai của lúa khi khảo sát lúa ở Đài Loan. Tiếp đến các nhà tạo giống trên thế giới như: B. S. Kadem (Ấn Độ, 1937), F. B. Broun ( Malayxia, 1953), A. Alim (Pakixtan, 1957), cũng như nhiều nhà khoa học của Trung Quốc, Nhật Bản, Liên Xô, Philippin,...đều đổ xô tập trung nghiên cứu (Nguyễn Thị Thuận và Lê Đình Khả, 2005).
Năm 1962, các nhà chọn giống của IRRI đã lai giống Deo geo woo gen và giống Pe ta tại IRRI. Giống Pe ta có nguồn gốc tại Inđônêxia và trồng phổ biến ở Philippin, là một giống cao cây, đẻ nhánh nhiều. Năm 1966 từ cặp lai này cho ra giống IR8 đã được chọn lọc và được đưa ra trồng trong sản xuất. Giống IR8 có lá thẳng, đẻ nhánh nhiều, không nhạy cảm với quang chu kỳ, thân cao khoảng 100 cm và cứng cây. Giống IR8 phản ứng với đạm cao và cho ta khoảng 6 tấn/ha trong mùa mưa và 9 tấn/ha trong mùa khô. IR8 được coi là giống lúa Indica có năng suất cao đầu tiên thích nghi với khí hậu nhiệt đới (Vũ Tuyên Hoàng và cộng sự, 1998).
Năm 1970, IRRI đã tiến hành 117 công thức lai mới, trong khoảng 1962 - 1970 có 1745 công thức lai (IR1 - IR1745) (Nguyễn Xuân Hiển và cộng sự, 1976).
Năm 1988, ở các nước khác cũng lai tạo được 178 giống lúa mới có thành phần di truyền từ IR. Ấn Độ đã lai tạo được nhiều tổ hợp lai như: Yet335, CR1006 - CR1014, CR2002 (Nguyễn Xuân Hiển và cộng sự, 1976).
Các giống lúa mới được trồng khoảng 65% diện tích lúa trên thế giới. Ngày nay cây lúa không những được lai tạo để nâng cao năng suất mà còn được quan tâm đến việc nâng cao chất lượng.
Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu lúa lai vào những năm đầu thập kỷ 60 và là nước đi đầu trong việc sử dụng ưu thế lai của lúa. Trong số các nhà chọn tạo giống của Trung Quốc có Viên Long Bình, giáo viên Trường Trung cấp nông nghiệp An Giang, Hồ Nam Trung Quốc nay là Viện trưởng Viện Nghiên cứu lúa lai tỉnh Hồ Nam, cùng cộng sự đã nghiên cứu thành công lúa lai “3 dòng”, cống hiến cho nền khoa học của Trung Quốc và thế giới những thành tựu to lớn (Nguyễn Thị Lang, 2000). Đến nay, Trung Quốc đã thu thập trên 60 nguồn bất dục tế bào chất khác nhau, từ đó đã chọn tạo
ra được 600 dòng đực bất dục và 600 dòng duy trì tương ứng. Đồng thời xác định được 3000 dòng phục hồi. Từ nguồn nguyên liệu trên đã tạo ra được 200 tổ hợp lúa lai 3 dòng các loại. Các tổ hợp mới lai tạo cho năng suất cao như giống: Nghi hương 2308, Hoa ưu 108, Phú ưu số 1, CNR 36, My sơn 2, My sơn 4,... các giống lai hai dòng như Nông ưu 28, VQ14, Bồi Ải 49, Bồi Ải 70... cho năng suất cao giúp cho nền sản xuất lúa của Trung Quốc tăng nhanh, xoá được nạn thiếu lương thực cho hàng tỷ dân của Trung Quốc.
Ngoài mục tiêu tăng năng suất để đảm bảo an ninh lương thực, Trung Quốc cũng chú trọng đến việc lai tạo ra giống lúa chất lượng cao đáp ứng yêu cầu của xuất khẩu, chủ yếu là giảm hàm lượng amylose và cải tiến dạng hạt của các giống thuộc loại Indica và Japonica. Trung Quốc đã lai tạo ra được một số giống lúa chất lượng cao được gieo trồng phổ biến như: Sheng tai, Chang Si - han, Zhong Xiang1, Zhong Youzao 3, Fengba Zhan,... (Zhao and Yang, 1983).
Thái Lan nước đứng đầu thế giới về xuất khẩu gạo, diện tích lúa lai chiếm tỷ lệ khá lớn, hiện nay các nhà chọn tạo giống Thái Lan đã chú trọng nghiên cứu chọn tạo ra nhiều giống chất lượng cao phục vụ cho xuất khẩu. Các giống lúa chất lượng cao được trồng phổ biến ở Thái Lan là: Khao Dawk Mali 105, RD15, Hương nhài,...
* Nghiên cứu lúa biến đổi gen và lúa chất lượng trên thế giới
Ngành công nghệ sinh học hiện đại đã đưa ra nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, nhất là công nghệ gen, nuôi cấy mô, đột biến,...Trong đó ngành trồng lúa được quan tâm và phát triển mạnh mẽ, lúa biến đổi gen đã và đang được nghiên cứu ngày càng nhiều.
Theo thống kê của FAO, năm 1960 mới chỉ có 7 giống cây trồng đột biến trên thế giới, đến 1965 đã có 30 giống; 1970 có 80 giống; 1975 có 145 giống; 1980 có 500 giống; và năm 1988 có là 1200 giống. Những nước có các giống đột biến nhiều nhất là: Trung Quốc: 420 giống; Ấn Độ: 237 giống; Liên Xô: 211 giống; Nettheland: 164 giống; Nhật Bản: 109 giống; Mỹ: 105 giống. có 1737 giống cây trồng được tạo ra thuộc 154 loại khác nhau. Trong đó có 1.275 giống là cây nông nghiệp, trong những giống cây nông nghiệp thì có 769 giống cây trồng do nhân trực tiếp từ các dòng đột biến và còn lại đựợc tạo ra do lai giữa các bố mẹ bị đột biến. Trong những giống này đa phần là cây ngũ cốc, trong đó lúa chiếm vị trí hàng đầu (318 giống).
* Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn
Hiện nay các nhà khoa học đã nghiên cứu, tạo các giống lúa có khả năng sinh trưởng ở những vùng đất khô (dry land) nhằm giúp nông dân đối phó với sự thiếu nước trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt trong tình hình biến đổi khí hậu (BĐKH) hiện nay. Các giống lúa chịu hạn cần ít nước hơn so với các giống lúa cho vùng đất
thấp (low land rice) nhưng năng suất có thể đạt từ 4 - 6 tấn/ha, cao hơn so với giống lúa cạn (up land rice), tiết kiệm từ 30 - 40% lượng nước tưới.
Trung Quốc, bắt đầu nghiên cứu chọn tạo giống lúa chịu hạn từ những năm 1980 và hiện nay Quốc gia này có khoảng 80.000 ha lúa gieo khô trên toàn lãnh thổ. Qua kết quả nghiên cứu đã tạo được một số giống lúa chịu hạn có năng suất cao trên cơ sở lai giữa giống lúa cho ở vùng đất thấp với lúa cạn truyền thống. Các giống lúa chịu hạn có năng suất cao hiện nay ở miền Bắc Trung Quốc là: Han Dao 277; Han Dao 297; Han Dao 502 với năng suất tiềm năng 6,5 tấn/ha.
Brazil có khoảng 250.000 ha đất gieo khô. Sau 20 năm chương trình giống được triển khai đã tạo được các giống lúa chịu hạn đạt năng suất từ 5 - 7 tấn/ha với phương pháp tưới nước bằng bình phun trên đồng ruộng nông dân.
Viện lúa IRRI bắt đầu phát triển các giống lúa chịu hạn cho khu vực châu Á năm 2001. Những giống lúa chịu hạn đầu tiên được phát hiện là: IR55423-01; và UPLRI-5 từ Philippines; dòng B6144-MR-0-6-0-0 từ Indonesia và dòng CT6510-24-1- 2 từ Colombia. Các giống này phần lớn nhận được từ phép lai giữa indica và bố mẹ japonica nhiệt đới.
Thái Lan, công tác nghiên cứu chọn tạo các dòng lúa chịu hạn cũng được quan tâm và phát triển. Qua kết quả nghiên cứu năm 2005 đã xác định một số giống lúa có khả năng chịu hạn tốt là: WAB891SG14; YUNLUNo.7; RR286-1; VANDANA; UPLRI-7; WAB878-6-20; WAB881SG36…
Malaysia, năm 2005 qua các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học cũng tuyển chọn được nhiều giống chịu hạn rất có triển vọng. Trong đó có 03 giống được sử dụng làm dòng bố trong sản xuất lúa lai: WAB881-10-37; IR76569-259; IR76569-116.
* Nghiên cứu về kỹ thuật canh tác lúa
- Về phân bón:
Theo Malik S.S (1989), qua tổngkết các thí nghiệm ở Viện IRRI và các nước ở châu Á, cho thấy: đối với phân đạm, nếu ở ô thiếu hụt đạm đạt 3 tấn/ha, muốn đạt 6 tấn/ha thì cần bón 120 N. Ở ô thiếu hụt lân, năng suất đạt 4 tấn/ha, nếu muốn đạt 7 tấn/ha thì cần 60 P2O5. Trong điều kiện lượng rơm rạ để lại cho đất < 1,0 tấn/ha và ở ô thiếu hụt kali đạt 6 tấn/ha, muốn đạt năng suất 7 tấn/ha thì cần phải bón 90 K2O.
Theo Jenning P.R (1979) thì cứ sản xuất ra 1 tấn thóc, cùng với rơm rạ, cây lúa hút: 17,5 kg N, 3,0 kg P và 17 kg K (phần chia trong rơm rạ 7,0 kg N, 1,0 kg P2O5 và 14,5 kg K2O).
Theo Juliano B.O (1990): Ở vùng Đông Nam Á, để có năng suất đạt 4 tấn/ha cây lúa cần hút 90 kg N; 13 kg P2O5; 108 kg K2O; 11kg Ca; 10 kg Mg; 4,0 kg S. Các
giống lúa địa phương cho 2 tấn/ha chỉ cần hút 45 kg N; 7 kg P2O5; 45 kg K2O; 6 kg Ca; 5 kg Mg và 2 kg S.
Ở châu Á, những nghiên cứu của Achim Doberman và Thomas Fairhursy cho biết, nếu thu được một tấn thóc thì lượng dinh dưỡng trong đất bị lấy đi theo sản phẩm khoảng: 14,7 kg N; 2,5 - 3,5 kg P; 14 - 20 kg K. Tuy nhiên, để bù lại lượng dinh dưỡng trong đất bị cây lấy đi thì còn phải tính đến hiệu lực của các nguyên tố này. Khi bón phân vào đất, không thể 100% lượng phân ấy được cây hấp thụ; đối với N cây có thể hấp thụ từ 40 - 50%, Lân khoảng 30 - 40% và Kali khoảng 40 - 50%. Khả năng nội tại cung cấp dinh dưỡng cho cây của đất, cũng như hiệu lực phân bón còn phụ thuộc vào từng vùng, từng điều kiện sinh thái cụ thể, tức là phụ thuộc vào đặc tính khí hậu, thổ nhưỡng của từng vùng. Đó cũng chính là cơ sở để quản lý dinh dưỡng theo từng điều kiện sinh thái, thổ nhưỡng khác nhau, để đạt hiệu quả sử dụng phân bón tối ưu nhất.
Để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, Viện IRRI đã nghiên cứu và khuyến cáo đối với các Quốc gia trồng lúa trong đó có Việt Nam. Sử dụng bảng so màu lá để bón phân cho lúa (đặc biệt là đối với phân N). Theo nghiên cứu, từ sau khi cấy hoặc sau gieo sạ từ 18 - 21 ngày, đến khi lúa bắt đầu trổ thì hiệu lực của 01 kg N/ha có thể đạt từ 18 - 20kg lúa/ha. Hiện nay, một số nghiên cứu ứng dụng bảng so màu lá (LCC) để bón N ở Indonesia cho thấy: Giai đoạn lúa từ đẻ nhánh đến làm đòng cứ 7 - 10 ngày so màu 01 lần. Nếu LCC ≤ 3 thì cần bón 100kg ure/ha, năng suất đạt mục tiêu 6 tấn/ha, bón 125 N thì đạt năng suất mục tiêu là 7 tấn/ha. Nếu LCC ≥ 4 thì cần bón 10 - 40 kg ure/ha, năng suất đạt mục tiêu 6 tấn/ha, và 50 kg ure/ha thì đạt năng suất mục tiêu có thể tới 7 tấn/ha.
- Về kỹ thuật thâm canh:
Trước tình hình nóng lên của toàn cầu về biến đổi khí hậu hiện nay, các nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa vào ứng dụng hệ thống thâm canh tổng hợp cải tiến System of Rice Intensification (SRI).
SRI đã được phát triển ở nhiều Quốc gia trên thế giới như: Manggadascar, Philippines, Cambodai, Myanma, Lào, Sri Lanca, Bangladesh, Gambia, Siera Leone và Cuba.
Theo Bas Bouman, tại Bangladesh trên những cánh đồng có áp dụng phương pháp tưới ngập khô xen kẽ, với 5 lần tưới/vụ thì năng suất lúa có thể đạt tới 8,4 tấn/ha. Trong khi đó các cánh đồng ngập nước thông thường khác với 9 lần tưới/vụ thì năng suất chỉ đạt 8,1 tấn/ha.