Lúa cạn chiếm tỷ lệ thấp trong nghề trồng lúa nhƣng nó đóng vai trò rất quan trọng và không thể thiếu đƣợc đối với nhân dân vùng núi cao, vùng sâu, vùng xa. Bên cạnh đó nó còn góp phần cung cấp lƣơng thực tại chỗ cho đồng bào ở những nơi rất khó khăn về giao thông cũng nhƣ các điều kiện khác.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tổng diện tích lúa cạn trên thế giới khoảng 18,960 triệu ha, chiếm 13% diện tích trồng lúa thế giới, năng suất bình quân chỉ đạt 1 tấn/ha [46]. Nguyên nhân dẫn đến năng suất lúa cạn còn thấp là do hầu hết lúa cạn đƣợc trồng trên đất nghèo dinh dƣỡng, sự phân bố lƣợng mƣa không đều và phƣơng pháp gieo trồng còn lạc hậu. Tuy nhiên trong những diện tích đất trồng lúa cạn thuận lợi năng suất có thể đạt 2,5 tấn/ha nhƣ ở Châu Mỹ La Tinh [46].
Diện tích trồng lúa cạn phân bố không đều, chủ yếu tập trung ở Châu Á, Châu Mỹ La Tinh và Châu Phi [46].
Trong từng khu vực, diện tích gieo trồng lúa cạn ở các nƣớc cũng khác nhau. Những nƣớc trồng nhiều lúa cạn nhƣ: Ấn Độ, Brazil, Indonesia, Bangladesh… về tỷ lệ diện tích lúa cạn so với lúa nƣớc ở từng nƣớc cũng rất khác nhau, có những nƣớc trồng tới 94% diện tích lúa nhƣ: Liberia, Brazil (76%), Nigeria (55%)… Ở Châu Á tỷ lệ này thấp hơn ở Châu Mỹ La Tinh: Bangladesh (20-35%), Philippines (11,3%), Nepal (9%), Indonesia (21%), Malaixia (5%), Nhật Bản (4%)…[46]. Về số lƣợng diện tích tuyệt đối nƣớc trồng nhiều lúa cạn nhất là Ấn Độ, Braxin và Bangladesh.
Về đất đai, lúa cạn thƣờng đƣợc trồng phổ biến ở các vùng nhiệt đới, nơi mà độ màu mỡ của đất đã bị giảm rất nhanh do canh tác trên độ dốc cao lại vào mùa mƣa dễ bị xói mòn rửa trôi.
Theo Garrity D.P [36] canh tác lúa cạn đƣợc chia thành 4 vùng sinh thái khác nhau:
1. Vùng có mƣa dài (mƣa từ 5 - 12 tháng trong 1 năm) đất đai màu mỡ. Vùng này khoảng 1,7 triệu ha, chiếm 15% diện tích, tập trung ở Tây Nam Ấn
Độ, Indonesia, Philippines, Bangladesh. Kí hiệu là LP (Long growing season
with fertile soils).
2. Vùng có mƣa dài, đất kém màu mỡ. Vùng này chiếm khoảng 33% diện tích, tập trung ở Việt Nam, Thái Lan, Mianma, Lào, Campuchia và Đông
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
3. Vùng có mƣa ngắn (mƣa từ 1 - 4 tháng trong năm) đất đai màu mỡ,
chiếm 27% diện tích. Kí hiệu là SF (Short growing season with fertile soils).
4. Vùng có mƣa ngắn, đất đai kém màu mỡ, chiếm 25% diện tích. Kí hiệu là SI (Short growing season with infertile soils).
Đất màu mỡ là đất có chỉ số IFS (Inherent fertility soil) từ 1 - 5. Đất kém màu mỡ là đất có chỉ số IFS từ 6 - 9.
Năm 1982, CIAT phân chia vùng sinh thái lúa cạn ở Châu Mỹ La Tinh nhƣ sau [35]:
- Vùng có điều kiện sản xuất lúa cạn thuận lợi là vùng có lƣợng mƣa trên 2000mm/năm, mùa mƣa kéo dài 6 - 8 tháng, năng suất lúa cạn đạt trung bình 2,5 tấn/ha hoặc cao hơn nữa. Vùng này thuộc các nƣớc Venezuela, Nam Brazil, Colombia và các nƣớc vùng Trung Mỹ.
- Vùng tƣơng đối thuận lợi, đất đai kém màu mỡ hơn vùng trên, lƣợng mƣa trong năm thấp hơn. Trong vụ gieo trồng có khoảng 2 - 3 tuần bị hạn. Vùng này tập trung ở Bolivia, Ecuado, Mehico và miền Nam lƣu vực sông Amazon, năng suất lúa đạt 1,5 – 2 tấn/ha.
- Vùng khó khăn, lƣợng mƣa ít, mƣa thất thƣờng, đất nghèo dinh dƣỡng, năng suất chỉ đạt 1 tấn/ha.
- Vùng cực kỳ khó khăn: đất đai khô hạn, nghèo dinh dƣỡng, điều kiện canh tác rất khó khăn nhƣng ngƣời dân vẫn phải trồng lúa cạn để tự túc lƣơng thực tại chỗ. Ở đây kỹ thuật canh tác rất sơ sài, năng suất chỉ đạt 6 - 7 tạ/ha.
Trần Văn Đạt [33] đã phân chia môi trƣờng trồng lúa cạn trên thế giới thành 4 loại chung nhƣ sau:
1. Vùng đất cao, đất đai màu mỡ, mùa mƣa kéo dài, kí hiệu là LF
(favorable upland with long growing season). Vùng này chiếm khoảng 11%
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
2. Vùng đất cao, đất màu mỡ, mùa mƣa ngắn, kí hiệu là SF (favorable upland
with short growing season). Vùng này chiếm 25% diện tích lúa cạn thế giới.
3. Vùng đất cao, kém màu mỡ, mùa mƣa dài, kí hiệu là LU
(unfavorable upland with long growing season).
4. Vùng đất cao, kém màu mỡ, mùa mƣa ngắn, kí hiệu là SU
(unfavorable upland with short growing season).
Canh tác lúa cạn ở Việt Nam đƣợc xếp vào vùng LU.
Trên thế giới sự phân bố lúa cạn không đồng đều, năng suất khác nhau giữa các vùng, nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt đó là do hạn hán, đất nghèo dinh dƣỡng, sâu bệnh và cỏ dại.
Hệ thống canh tác lúa cạn trên thế giới phát triển từ hình thức thấp đến hình thức cao; từ du canh độc canh mang tính nguyên sơ, tự cung tự cấp, sức sản xuất thấp tiến dần lên hình thức trồng lúa cạn trong hệ thống định canh, thâm canh, luân canh tăng vụ; từ hình thức du canh, phá hoại môi sinh tiến dần lên định canh, thâm canh bảo vệ đất, chống xói mòn, bảo vệ môi trƣờng đạt hiệu quả kinh tế cao, lấy ngắn nuôi dài và tham gia vào phát triển hệ thống nông nghiệp bền vững.
Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) (1983) cho biết: muốn đủ lƣơng thực cho con ngƣời do quỹ đất trồng lúa nƣớc không nhiều thì phải thâm canh lúa cạn bằng cách bón phân hữu cơ, phân hoá học… phải xác định hệ thống canh tác hợp lý và giống thích hợp.
Do yêu cầu về lƣơng thực, năm 1983 Ban điều hành các trung tâm nghiên cứu lúa cạn đƣợc thành lập (UREDCO), từ đó các chƣơng trình nghiên cứu về lúa cạn ở các nƣớc đƣợc tổ chức mở rộng trong một chƣơng trình chung và đã thu đƣợc một số kết quả.
Chƣơng trình cải tiến giống lúa cạn đƣợc tiến hành rộng khắp các châu lục nhƣ: Châu Phi, Châu Á, Châu Âu, Châu Mỹ La Tinh với sự hợp tác của
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
các Trung tâm và Viện nghiên cứu nông nghiệp trên thế giới nhƣ: IRAT, IITA, WARDA…
Ở các nƣớc Châu Âu, ngƣời ta sản xuất 1 vụ lúa, giai đoạn đầu gieo trồng nhƣ lúa cạn, từ 3 - 4 lá trở đi thì thâm canh theo phƣơng thức lúa nƣớc.
Tại Châu Phi, chƣơng trình cải tiến giống lúa đƣợc thực hiện qua các chƣơng trình của quốc gia cũng nhƣ các tổ chức quốc tế: IRAT, IITA, WARDA. Các chƣơng trình cải tiến giống lúa cạn đƣợc tiến hành tại Nigeria, Ghana và Siera Leone từ trƣớc khi viện nghiên cứu nông nghiệp quốc tế IARCs (The International Agriculture Research Centres) đƣợc thành lập.
Lúa cạn cũng đƣợc nghiên cứu tại Viện nghiên cứu lƣơng thực ở Kumasi, Ghana và trạm nghiên cứu nông nghiệp Kpong, Ghana.
Tại Nigeria viện nghiên cứu cây ngũ cốc ở Ibadan đã đi tiên phong trong việc lai tạo giống lúa cạn. Năm 1958 giống lúa thuần chủng FARO3
đƣợc chọn lọc từ giống địa phƣơng Agbede 16/56 đã đƣợc thử nghiệm tại miền Trung Nigeria. Đó là giống lúa cạn có năng suất cao trung bình và có khả năng chống chịu bệnh đạo ôn tƣơng đối khá [50].
Năm 1966 giống OS6 (FARO11) của Viện nghiên cứu nông học Yangabi (Cônggo) đƣợc giới thiệu cho sản xuất. OS6 có năng suất cao, chống chịu bệnh đạo ôn tốt hơn và có khả năng chịu phân hơn Agbede 16/56.
Cũng trong năm 1966 khi OS6 vừa đƣợc giới thiệu thì một nạn dịch bệnh đạo ôn xảy ra làm giảm năng suất lúa cạn từ 15 - 100%. Điều này đòi hỏi cần thiết phải có những giống có khả năng kháng bệnh tốt hơn lại vừa có khả năng cho năng suất cao [34].
Năm 1977 IRRI, IITA và WARDA bắt đầu các thử nghiệm lớn về giống mới từ những vật liệu đã đƣợc chọn lọc của IRRI và IRAT. Các giống tốt nhƣ: TOX86-1-3-1, TOX356-1-1, TOX495-1-1-1, TOX718-1 và TOX718-2 đã đƣợc thí nghiệm với kết quả tốt và nhân rộng tại Nigeria [34].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Từ 1968 – 1974 tại Liberia giống LAC 23 đƣợc chọn lọc từ giống địa phƣơng, cây cao, đẻ nhánh ít, thời gian sinh trƣởng 135 – 140 ngày, chịu hạn tốt, năng suất vƣợt trội so với giống địa phƣơng và đã đƣợc trồng xen tại các nông trƣờng cao su [58].
Năm 1979 Viện nghiên cứu nông nghiệp nhiệt đới (IITA) bắt đầu chƣơng trình cải tiến giống lúa cạn trong đó nhấn mạnh các giống lúa cạn có tiềm năng năng suất cao, kiểu cây cải tiến, khả năng chống chịu với điều kiện bất thuận tốt nhƣ: chịu hạn, kháng bệnh đạo ôn, khô vằn, ngoài ra còn thích ứng tốt với các điều kiện môi trƣờng khác nhau [40]. Chƣơng trình này đƣợc triển khai với mục đích để tăng cƣờng khả năng sản xuất lúa tại Châu Phi và giúp đỡ các quốc gia sản xuất lúa.
Trong hơn 5.000 giống đƣợc chọn lọc từ Châu Phi và nhiều khu vực khác thì các giống: ITA 116, ITA 117, ITA 118, ITA 120, ITA 135, và ITA 235 có khả năng chịu hạn và chống chịu bệnh đạo ôn tốt, đƣợc thử nghiệm tại Ibadan và Zaria [44].
Các giống: ITA 116, ITA 117, ITA 118, ITA 120, ITA 135 và ITA 235 có khả năng chịu đất chua rất tốt.
Năm 1981, giống ITA 117 cho năng suất trung bình 30 tấn/ha trên ruộng thí nghiệm tại WARDA.
Năm 1982 các giống: ITA 116, ITA 117, ITA 118, ITA 120 và ITA 235 đƣợc công nhận là các giống lúa cạn tốt.
Tại Châu Mỹ La Tinh, hầu hết các chƣơng trình cải tiến giống lúa cạn đƣợc nghiên cứu tại Viện nghiên cứu nông nghiệp Saopaulo – Brazil (IAC), tại Goiania và tại CIAT (Colombia).
Tại Brazil chƣơng trình cải tạo giống lúa cạn tập trung nghiên cứu tính chịu hạn, kháng bệnh đạo ôn, chịu đƣợc đất nghèo dinh dƣỡng (thiếu hụt lân và kẽm, nhiễm độc nhôm), sâu hại… hầu hết các giống đƣợc phát triển tại IAC có khả năng thích ứng tốt với điều kiện môi trƣờng không thuận lợi. Các
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
giống quan trọng nhƣ: IAC 25, IAC 27, IAC 164, IAC 165 đều có thời gian sinh trƣởng trung bình, chịu hạn tốt, chống chịu đƣợc điều kiện môi trƣờng khó khăn [40].
CIAT (International Center For Tropical Agriculture) cũng tập trung nghiên cứu các giống lúa cạn cho các vùng thuận lợi nhƣ các vùng bằng phẳng, độ dốc nhỏ, lƣợng mƣa khoảng 1.500 mm hoặc cao hơn trong 1 năm. Lƣợng mƣa trung bình trong vụ gieo trồng là 250 mm/tháng và thời gian không có mƣa quá 10 ngày trong các giai đoạn sinh trƣởng.
Các giống: CICA 7, CICA 8, CICA 9 đã đƣợc phát triển tại CIAT và Viện nghiên cứu nông nghiệp Colombia (CIA) [29].
CIAT đã xác định đƣợc 640 giống lúa cạn thích ứng thu thập từ IRRI, IITA, IRAT và các chƣơng trình nghiên cứu quốc gia của Boliva, Brazil, Colombia, Costarica, Ecuado, Parama và Peru. Chúng có chất lƣợng hạt tốt dùng dể lai tạo ra những giống có khả năng chịu hạn, kháng bệnh đạo ôn… Các dòng F1 đƣợc trồng tại CIAT còn F2 đƣợc trồng ở những nƣớc có điều kiện môi trƣờng khác nhau. Những dòng có triển vọng đƣợc đánh giá và nhân rộng cho châu Mỹ La Tinh [29].
Trong những năm 70, các chƣơng trình nghiên cứu của một quốc gia Trung Mỹ đã dùng những vật liệu lai tạo có triển vọng từ CIAT và IRRI.
Năm 1978 các chƣơng trình Quốc gia này đã bắt đầu cung cấp những dòng bố mẹ tốt cho phát triển giống lúa cạn. Chúng là những giống có tiềm năng năng suất cao và kháng bệnh đạo ôn trong điều kiện môi trƣờng canh tác thuận lợi, tuy nhiên chúng lại mẫn cảm với môi trƣờng canh tác khó khăn.
Tại Châu Á các chƣơng trình Quốc gia và Viện lúa quốc gia và Viện lúa quốc tế (IRRI) đã có những dự án cải tiến giống lúa cạn cho vùng phía Nam và Đông Nam Châu Á. Về mặt cải tạo giống, chủ yếu đã tiến hành chọn lọc từ những vật liệu sẵn có trong vùng do thu thập đƣợc trong các cuộc điều tra và mặt khác là những giống đƣợc thu thập từ các vùng khác đến.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Các chƣơng trình Quốc gia về lai tạo giống lúa cạn đƣợc thực hiện tại Bangladesh, Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan và Philippines. Chƣơng trình này đƣợc bắt đầu từ Ấn Độ vào năm 1946 khi Trung tâm nghiên cứu lúa đƣợc thành lập (CRRI).
Viện nghiên cứu lúa Bangladesh (BRRI) tại Youdebpur đã nghiên cứu các vấn đề với lúa cạn nhƣ chịu hạn, sâu bệnh, côn trùng… Hầu hết các giống lúa cạn cải tiến có nguồn gốc từ giống địa phƣơng, có thời gian sinh trƣởng từ 90 – 115 ngày, năng suất trung bình đạt 2 tấn/ha. Chúng bao gồm các giống Katakra (DA2), Panbira (DA 12), Dharial (DA 14), Dular (DA 22), Marichbati (DA 24) và Hashikalmi (DA 26) [28].
Năm 1982 BRRI hợp tác với IRRI đánh giá một số giống lúa cạn gồm: IR 5931- 10-1, IR 6023-10-1-1, Seratus Malan, UPLRi-5, tại 10 điểm thí nghiệm trong đó giống BR 203-26-2 đạt năng suất cao nhất là 1,8 tấn/ha [28].
Những năm giữa thập kỷ 70 tại Indonesia một số giống lúa địa phƣơng đƣợc chọn lọc và làm thuần chủng từ những giống địa phƣơng đã đƣợc đánh giá và giới thiệu nhƣ: Seratus Malan, GenJah Lampung, Phulut Nangka [41].
Tại Philippines trong những năm 1970 trƣờng Đại học tổng hợp Losbanos đã phát triển một số giống nhƣ: UPL RI-3, UPL RI-5 và UPL RI-7 là những giống cao cây, khả năng đẻ nhánh trung bình, chất lƣợng gạo tốt. Một vài giống mẫn cảm với bệnh đạo ôn nhƣng có khả năng phục hồi sau hạn tốt và có hệ thống rễ phát triển tốt, cho năng suất tới 4 tấn/ha [40].
Tại Thái Lan, từ đầu những năm 1950 đã thu thập, tinh lọc và làm thuần các giống địa phƣơng và đã đƣa ra hai giống lúa tẻ là Muang Huang và Dowk Payom và đƣợc trồng phổ biến ở miền Nam. Các giống này có khả năng cho năng suất đạt 2 tấn/ha và giống lúa nếp Sew Meajan trồng ở miền Bắc đạt năng suất 2,8 tấn/ha có khả năng chịu rét tốt khi đƣa lên vùng cao. Cả ba giống này đều là giống cổ truyền địa phƣơng [56].
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tại Nhật Bản, diện tích trồng lúa cạn đƣợc gieo trồng là 184 nghìn ha. Việc nghiên cứu chọn lọc lúa cạn ở Nhật Bản bắt đầu từ năm 1929 và có khoảng 50 giống đã đƣợc tinh lọc, phát triển từ nguồn lúa cạn cổ truyền.
Ngƣời ta bắt đầu thử tính chịu hạn trong các giống Indica và Japonica nhiệt
đới (năm 1978) đối với sự biến đổi tính di truyền và tìm thấy một số giống
Indica cổ truyền chịu hạn. Các giống Kantomochi 168 đƣợc bồi dục năm
1991 và Kantomochi 172 đƣợc bồi dục năm 1992. Kantomochi 168 đƣợc lựa chọn từ JC 81 và Normochi 4, Kantomochi 172 đƣợc chọn tạo từ IRAT 109 và giống lúa cạn Nhật Bản [41].
Tại viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), chƣơng trình cải tiến giống lúa cạn bao gồm những nghiên cứu ngay tại IRRI – Los Banos và sự hợp tác với các chƣơng trình nghiên cứu của các Quốc gia và các tổ chức quốc tế nhƣ: IITA, WARDA, IRAT và CIAT. Nhằm đáp ứng nhu cầu nghiên cứu tại các Quốc gia, các dòng lai tạo tại IRRI đã đƣợc chuyển giao cho các nƣớc: năm 1982 đã cung cấp 35 dòng cho Bangladesh, 35 dòng cho Brazil, 6 dòng cho IITA, 42 dòng cho Ấn Độ, 47 dòng cho Thái Lan. Cho đến nay 4.000 dòng, giống đã đƣợc thử nghiệm và chọn lọc tại các Quốc gia [45].
Trong báo cáo tổng kết về tiến trình lai tạo giống lúa cho môi trƣờng cạn tại Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), Chang T.T. và các cộng sự đã nhấn mạnh đến việc nghiên cứu trong quá trình lai tạo: trƣớc tiên phải đánh giá về đặc điểm bộ rễ và thân lá của lúa cạn. Sự tƣơng quan giữa độ nông và sâu của rễ và tính chịu hạn, sự héo rũ, mềm của lá héo, lá không bị héo với khả năng duy trì trạng thái nƣớc thích hợp trong tế bào của cây, giữa khả năng