Giai đoạn sinh trưởng Nhiệt độ (
0C)
Tối thấp Tối cao Tối thích
Nẩy mầm 10 45 20-35 Hình thành cây mạ 12-13 45 25-30 Ra rễ 16 35 25-28 Vươn lá 7-12 45 31 Đẻ nhánh 9-16 33 25-31 Vươn cao 15 - - Phát triển đòng 15-20 38 - Thụ phấn 22 35 30-33 Chín 12-18 30 20-25 Nguồn: Yoshida (1981) Nhiệt độ có ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng nhanh hay chậm của cây lúa, tốt, xấu của ruộng lúa. Nhiệt độ dưới 170C đã bắt đầu ảnh hưởng cây lúa, nhỏ hơn 130C cây lúa ngừng sinh trưởng, kéo dài nhiều ngày cây sẽ chết. Ngưỡng nhiệt độ cao trên 400C kếp hợp gió nóng, khô sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình thụ tinh, dẫn đến tỷ lệ lép cao.
Phản ứng của cây lúa với nhiệt độ ở mỗi giai đoạn sinh trưởng cũng khác nhau. Giai đoạn nảy mầm, yêu cầu nhiệt độ cao, đến giai đoạn vươn lá cây có thể chịu được nhiệt độ thấp hơn, đến giai đoạn trổ bông, vào chắc thì cây lúa rất cần nhiệt độ cao. Theo Nguyễn Văn Lộc và cs. (2014) nhiệt độ thấp dưới 130C làm giảm 55-100% chiều dài rễ mầm, 82-100% chiều dài thân mầm và trên 60% lượng chất khô tích lũy của các dòng lúa thí nghiệm.
* Nước
Cây lúa sống chủ yếu trong môi trường ngập nước, nên rất cần nước để sinh trưởng. Nước là điều kiện để cây lúa thực hiện quá trình sinh lý, sinh hóa trong cây. Nhu cầu nước của cây lúa qua các thời kỳ sinh trưởng khác nhau thì khác nhau.
Theo Phùng Thị Thu Hà (2014) khi nghiên cứu phản ứng sinh lý của giống lúa Oryza sativa cv. trong điều kiện khô hạn cho thấy, cây lúa 3 tuần tuổi bắt đầu biểu hiện kiểu hình lá cuộn lại và khô sau 48h dừng tưới nước. Hiệu suất quang hợp giảm mặc dù hàm lượng chlorophyll giảm không đáng kể.
* Ánh sáng
Thời gian chiếu sáng trong ngày ảnh hưởng đến quá trình phát dục của cây, đặc biệt thời gian chiếu sáng trong ngày từ 9 - 10 h/ngày có tác dụng rõ rệt đến giai đoạn làm đòng và trỗ bông. Nước ta nằm trong vùng nhiệt đới, nóng ẩm, cây lúa ít mẫn cảm với quang chu kỳ, đây là điều kiện thuận lợi để bố trí nhiều vụ trồng trong năm và sử dụng được nhiều cơ cấu các giống lúa trong sản xuất (Đinh Văn Lữ, 1978).
Giai đoạn lúa non: Nếu thiếu ánh sáng cây lúa sẽ sinh trưởng yếu, màu lá xanh vàng, lúa không đẻ nhánh được.
Thời kỳ phân hóa đòng: Nếu thiếu ánh sáng thì bông lúa sẽ ngắn, ít hạt và hạt nhỏ, hạt thoái hóa nhiều, dễ bị sâu bệnh phá hại.
Thời kỳ lúa trỗ: thiếu ánh sáng sự thụ phấn, thụ tinh bị trở ngại làm tăng số hạt lép, giảm hạt chắc và hạt phát triển không đầy đủ (hạt lửng), đồng thời cây có khuynh hướng vươn lóng dễ đổ ngã.
* Mùa vụ
Để cây lúa có thể bộc lộ được hết tiềm năng và đạt năng suất cao ngoài việc đảm bảo các yếu tố về giống, nước tưới, thời tiết, ánh sáng... thì mùa vụ cũng là một yếu tố khá quan trọng quyết định đến năng suất cây lúa.
Theo nghiên cứu về “Ảnh hưởng về thời vụ trồng đến ưu thế lai về hiệu suất sử dụng đạm của lúa lai F1” của tác giả Phạm Văn Cường và cs., (2007) số bông/khóm của các giống lúa tham gia thí nghiệm ở vụ mùa cao hơn ở vụ xuân, khi tăng lượng đạm bón thì số hạt chắc ở vụ xuân nhiều hơn vụ mùa, điều này cho thấy số hạt nhiều hơn, ánh sáng mạnh thời kỳ sau trỗ làm cho hiệu suất bón đạm cho lúa ý nghĩa hơn ở vụ mùa.
Cũng theo Phạm Văn Cường và cs., (2010) ở giai đoạn đẻ nhánh hữu hiệu, các tổ hợp F1 đều cho ưu thế lai thực về các chỉ tiêu như diện tích lá, chất khô tích lũy, và tốc độ tích lũy chất khô, giá trị ưu thế lai ở vụ xuân cao hơn vụ mùa. Trong vụ mùa, các tổ lúa lai đều cho ưu thế lai dương về năng suất hạt và giá trị này ở vụ mùa trung cao hơn mùa sớm, do ưu thế lai về tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt.
Theo Trịnh Thị Sen (2014) thời vụ trồng khác nhau đã ảnh hưởng đến chiều cao cây, khả năng đẻ nhánh, diện tích lá đòng cũng như năng suất của các giống lúa.
Nhìn chung, thời vụ ảnh hưởng khá lớn đến năng suất của cây trồng, tác động đến từng giai đoạn sinh trưởng của cây lúa, chính vì vậy cần lựa chọn giống lúa phù hợp với từng thời vụ.
2.4. NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI, ĐẶC ĐIỂM SINH TRƯỞNG PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA
Cây lúa là cây trồng đa dạng về hình thái. Mỗi giống có những đặc điểm hình thái riêng mà ta có thể dựa vào đó để nhận biết như: Kiểu cây, dạng lá, màu sắc thân lá, dạng bông, dạng hạt, màu sắc hạt... Các nhà chọn giống trước khi chuẩn bị cho bất kỳ một chương trình chọn giống nào cũng cần có đầy đủ thông tin về các đặc trưng hình thái và đặc điểm sinh trưởng phát triển của nguồn vật liệu khởi đầu. Do vậy, việc nghiên cứu hình thái và đặc điểm sinh trưởng phát triển của các giống lúa đã được tiến hành từ lâu và có nhiều kết quả sâu sắc.
2.4.1. Thời gian sinh trưởng
Trong canh tác lúa hiện đại các nhà nông học hết sức quan tâm đến TGST của các giống lúa, vì đây là yếu tố tương quan rất chặt với năng suất lúa và liên quan đến việc bố trí thời vụ, công thức luân canh.
Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi lúa nảy mầm cho đến khi chín thay đổi từ 90-180 ngày tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh. Các giống ngắn ngày ở nước ta có TGST từ 90-120 ngày, trung ngày từ 140-160 ngày. Các giống lúa chiêm cũ ở miền Bắc do ảnh hưởng của nhiệt độ thấp nên TGST kéo dài đến 180-200 ngày. Tại miền Nam, các giống lúa địa phương có TGST dài đến 200-240 ngày, các giống lúa nổi có thể lên đến 270 ngày (Nguyễn Văn Hoan, 2006).
Thời gian sinh trưởng của cây lúa còn phụ thuộc rất nhiều vào thời vụ và điều kiện ngoại cảnh khác nhau. Trong điều kiện miền Bắc nước ta cùng một giống lúa nếu đem gieo trồng trong vụ xuân sẽ có thời gian sinh trưởng dài hơn vụ mùa.
Hiện nay, người nông dân cần các giống lúa ngắn ngày, không phản ứng với quang chu kỳ để dễ dàng tăng vụ, tăng sản lượng lương thực.
2.4.2. Khả năng đẻ nhánh
Khả năng đẻ nhánh là một đặc điểm phát triển của cây lúa. Sau khi cấy cây lúa bén rễ hồi xanh rồi bước vào thời kì đẻ nhánh. Đây là thời kỳ có ý nghĩa
trong toàn bộ đời sống của cây lúa và quá trình tạo năng suất sau này (Nguyễn Văn Hoan, 2006).
Trong quá trình sinh trưởng, nhánh lúa được hình thành từ các mắt đốt trên thân cây lúa. Tuy nhiên, các giống lúa khác nhau thì thời gian đẻ nhánh, số lượng đẻ nhánh cũng khác nhau. Kiểu đẻ nhánh chụm là lặn, kiểu đẻ nhánh xoè là trội (Nguyễn Văn Hiển, 1992). Những giống lúa đẻ sớm, tập trung sẽ trỗ dễ và thường cho năng suất cao hơn (Vũ Tuyên Hoàng và cs., 1998).
2.4.3. Chiều cao cây lúa
Chiều cao cây là một chỉ tiêu hình thái liên quan đến nhiều đặc tính khác, đặc biệt là tính chống đổ. Guliaep (1975) xác định có 4 gen kiểm tra tính trạng chiều cao cây. Khi nghiên cứu các dạng lùn tự nhiên và đột biến, ông nhận thấy có trường hợp tính lùn được kiểm tra bằng một cặp gen lặn, có trường hợp cả hai cặp và đa số trường hợp do 8 cặp gen lặn kiểm tra là d1, d2, d3, d4, d5, d6, d7, d8. Tuy nhiên, hiện nay với kỹ thuật phân tích lô-cut các tính trạng số lượng (QTLs), nhiều QTLs đã được xác định ảnh hưởng đến chiều cao cây (Han et al., 2017).
Các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) khẳng định rằng: Các giống lúa lùn có nguồn gốc từ Trung Quốc (DeegeoWoogen, Igeotze...) chúng mang gen lùn, lặn nhưng không ảnh hưởng gì đến chiều dài của bông, rất có ý nghĩa trong công tác chọn giống.
2.4.4. Bộ lá lúa và khả năng quang hợp
Bộ lá lúa là một đặc trưng hình thái để phân biệt các giống khác nhau, đồng thời lá lúa là bộ phận thực hiện chức năng quang hợp của cây lúa (Nguyễn Văn Hoan, 2006).
Lá đứng thẳng được kiểm soát bởi một gen lặn có hệ số di truyền cao, các cặp gen này có tác dụng đa hiệu vừa gây nên thân ngắn vừa làm cho bộ lá đứng cứng (Nguyễn Văn Hiển, 2000). Tốc độ ra lá thay đổi theo thời gian sinh trưởng và điều kiện ngoại cảnh. Tổng số lá trên cây nhiều hay ít có liên quan đến thời gian sinh trưởng và diện tích lá của quần thể (Nguyễn Đình Giao, 2001).
2.4.5. Các yếu tố tạo thành năng suất và năng suất
Năng suất lúa được hình thành bởi 3 yếu tố là: Số bông/đơn vị diện tích; số hạt trên bông; tỉ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt.
Trong các yếu tố trên số bông có tính quyết định và hình thành sớm nhất, yếu tố này phụ thuộc nhiều vào mật độ, khả năng đẻ nhánh, khả năng chịu đạm.
Các giống lúa mới thấp cây, lá đứng, đẻ khoẻ, chịu đạm có thể cấy dày để tăng số bông/đơn vị diện tích.
Số hạt trên bông bằng hiệu số của số hoa phân hoá trừ đi số hoa thoái hoá. Yếu tố này phụ thuộc nhiều vào đặc tính của giống và điều kiện ngoại cảnh. Hiện nay, các giống lúa mới cải tiến thường có số hạt/bông cao. Giống có tỷ lệ hạt chắc cao sẽ cho năng suất cao. Tỷ lệ hạt chắc được quyết định vào thời kỳ trước và sau trỗ bông. Nguyên nhân các giống lúa có tỷ lệ lép cao là do thời kỳ này lúa gặp nhiệt độ, ẩm độ quá cao hoặc quá thấp làm hạt phấn mất sức nẩy mầm hoặc trước đó vòi nhuỵ phát triển không hoàn toàn, tế bào mẹ hạt phấn bị hại. Do vậy, để có tỷ lệ chắc cao nên bố trí thời vụ sao cho khi lúa làm đòng và trỗ gặp điều kiện thời tiết thuận lợi.
Khối lượng 1000 hạt là yếu tố quan trọng cấu thành năng suất lúa. Yếu tố này chủ yếu phụ thuộc vào đặc tính di truyền của giống mà ít chịu ảnh hưởng của điều kiện ngoại cảnh. Giai đoạn từ khi lúa trỗ đến chín sữa có ảnh hưởng quyết định đến khối lượng 1000 hạt, nếu trong giai đoạn này nhiệt độ thuận lợi cho việc vận chuyển chất khô vào hạt và bộ lá lúa, nhất là lá đòng còn xanh thì khối lượng 1000 hạt sẽ cao (Nguyễn Thị Trâm, 1998).
Vũ Tuyên Hoàng và Luyện Hữu Chỉ (1998) giống lúa bông to hạt to cho năng suất cao, vật liệu chọn giống có năng suất cá thể cao thì sẽ cho năng suất cao. Còn Nguyễn Văn Hiển và Trần Thị Nhàn (1982) khi nghiên cứu độ thoát cổ bông cho biết: Những giống cho bông thoát hoàn toàn thường cho tỷ lệ hạt chắc cao.
Mối quan hệ giữa các yếu tố cấu thành năng suất thực chất là mối quan hệ giữa cá thể và quần thể. Mối quan hệ này có hai mặt: Khi mật độ số bông tăng trong phạm vi nào đó thì khối lượng bông giảm ít nên năng suất cuối cùng tăng - đó là quan hệ thống nhất. Nhưng số bông tăng cao quá sẽ làm khối lượng bông giảm nhiều, lúc đó năng suất sẽ giảm - đó là quan hệ mâu thuẫn. Vì vậy cần phải điều tiết mối quan hệ này sao cho hợp lý để năng suất cuối cùng là cao nhất.
Sự tương quan giữa năng suất và số bông/khóm ở mỗi giống lúa là khác nhau, ở giống bán lùn có tương quan chặt (r = 0,85), nhóm lùn (r = 0,62), nhóm cao cây (r = 0,54). Sự tương quan giữa năng suất và số hạt trên bông thì ngược lại, nhóm cao cây (r = 0,96), nhóm lùn (r = 0,66), nhóm bán lùn (r = 0,62). Còn sự tương quan giữa năng suất và chiều cao cây thì nhóm lùn là chặt nhất (r = 0,62), nhóm bán lùn (r = 0,49) nhóm cao cây (r = 0,37) (Nguyễn Văn Hoan, 2002).
2.5. NGHIÊN CỨU VỀ CHẤT LƯỢNG GẠO
Chất lượng gạo được đánh giá về chất lượng xay xát, chất lượng thương phẩm, chất lượng dinh dưỡng, chất lượng cơm.
Chất lượng xay xát được xem xét ở 2 chỉ tiêu gồm tỷ lệ gạo lật và gạo xát tính theo % khối lượng thóc, tỷ lệ gạo nguyên tính theo % khối lượng gạo xát.
Tỷ lệ gạo nguyên là tính trạng di truyền bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi môi trường, đặc biệt là nhiệt độ và ẩm độ trong suốt thời gian lúa chín đến thu hoạch. Tỷ lệ gạo nguyên có mối quan hệ chặt chẽ với độ cứng của hạt và độ bạc bụng, chịu ảnh hưởng lớn bởi kỹ thuật sau thu hoạch (gặt đập, phơi sấy, tồn trữ...) (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2000). Tỷ lệ gạo nguyên còn phụ thuộc vào thời điểm thu hoạch và tuốt lúa khác nhau. Những nghiên cứu của Bùi Chí Bửu (1998) cho thấy tỷ lệ gạo nguyên cao nhất khi thu hoạch vào lúc chín 28-30 ngày. Tiến hành thu sớm sau khi lúa trỗ 20 ngày hoặc thu muộn sau khi lúa trỗ 35 ngày thì tỷ lệ gạo nguyên đều thấp.
Chất lượng thương phẩm được xem xét ở các chỉ tiêu: kích thước, hình dáng, độ bóng và độ trong của hạt gạo. Hạt gạo càng dài, càng trong (tỷ lệ bạc bụng thấp) thì càng được ưa chuộng theo thị hiếu của thị trường quốc tế (chủ yếu theo tiêu chuẩn gạo Thái Lan). Hình dạng, kích thước của gạo lật của các giống
lúa khác nhau có sự khác nhau rất lớn. Loại hạt ngắn đặc trưng cho lúa Japonica, loại hạt dài đặc trưng cho lúa
Indica. Về thương phẩm cũng như về mặt sử dụng, gạo gãy được xếp sau gạo nguyên. Gạo gãy không khác gạo nguyên về giá trị dinh dưỡng nhưng khác nhau về khả năng hút nước và lượng chất rắn khuyếch tán vào nước nấu. Tấm là phần hạt gạo bị gãy vụn, bé hơn một nửa gạo nguyên. Trong tấm còn có phôi và dính một ít lớp cám. Cám chủ yếu là phần vỏ cám ngoài của gạo lật cùng với phôi và bột từ nội nhũ tách ra khi xát. Trong các sản phẩm xay xát, cám là phần giàu protein, lipid, chất khoáng, vitamin. Nhược điểm của cám là chứa các acid béo không no (ở trạng thái tự do và trong lipid) dễ bị oxy hoá tạo thành các sản phẩm có mùi hôi khét. Cám chứa nhiều cellulose gây khó khăn cho việc tiêu hóa.
Chất lượng dinh dưỡng liên quan đến hàm lượng protein và tinh bột. Hàm lượng protein là một chỉ tiêu quan trọng đối với chất lượng dinh dưỡng của hạt gạo. Protein có trong gạo được đánh giá cao hơn so với các loại ngũ cốc khác vì lượng lysine chiếm trung bình khoảng 4% protein. Hàm lượng
protein của lúa thường trung bình khoảng 7% ở gạo xát trắng và 8% ở gạo lứt (Vũ Tuyên Hoàng và cs., 1998).
Tinh bột chiếm tỷ lệ trên 90% trong hạt gạo. Nó được hình thành do hai đại phân tử amylose và amylosepectin. Hàm lượng amylose có thể được xem là hợp phần quan trọng nhất, bởi vì nó có tính chất quyết định trong việc làm cho cơm dẻo, mềm hoặc cứng (Bùi Chí Bửu và Nguyễn Thị Lang, 2000).
Chất lượng nấu nướng liên quan đến hai đặc tính hóa học quan trọng nhất là nhiệt độ hoá hồ và hàm lượng amylose của tinh bột. Nhiệt độ hoá hồ có liên quan đến thời gian nấu cơm, thường thì người ta ưa chuộng loại gạo có nhiệt độ hồ hóa từ trung bình đến thấp. Nhiệt hóa hồ của gạo được xác định bởi nhiệt, khi hạt gạo ở khoảng nhiệt độ nhất định tinh bột trong hạt gạo hút nước và trương lên, khi đó các hạt tinh bột mất đi đặc trưng của chúng và trở lên trong suốt.
Tinh bột của đa số giống lúa Japonica có nhiệt độ hóa hồ từ thấp đến trung bình. Nhiệt độ hoá hồ cao được quan sát ở tinh bột các giống lúa Indica, ở gạo của các con lai giữa Indica và Japonica và các dòng, giống có hàm lượng amylose thấp < 25%.
Việc xác định hàm lượng amylose và nhiệt độ hóa hồ cũng như mối liên quan giữa hai yếu tố này là biện pháp gián tiếp chủ yếu trong chương trình chọn giống lúa nhằm kiến tạo nên các giống lúa có chất lượng nấu nướng tốt.