3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài
1.5. Những nghiên cứu về một số ñặc ñiểm nông sinh học của cây lúa
1.5.1 Thời gian sinh trưởng
Trong canh tác lúa hiện nay, thời gian sinh trưởng của các giống lúa rất ñược quan tâm, vì nó là yếu tố có tương quan chặt chẽ với việc bố trí thời vụ, cơ cấu luân canh của người nông dân trong một chu kỳ sản xuất.
Tác giả Yosida (1981) [51] chia thời gian sinh trưởng ở cây lúa làm hai giai ñoạn chính là giai ñoạn sinh trưởng dinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực. Tuy nhiên, có thể chia thành 3 thời kỳ là sinh trưởng dinh dưỡng, sinh thực và
20
chín. Thời gian sinh trưởng của cây lúa dài hay ngắn phụ thuộc vào thời gian sinh trưởng dinh dưỡng.
Yosida (1981) [51] khi nghiên cứu về thời gian sinh trưởng các giống lúa cho rằng những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá ngắn thì không thể cho năng suất cao do sinh trưởng dinh dưỡng bị hạn chế. Ngược lại, những giống lúa có thời gian sinh trưởng quá dài thì cũng cho năng suất thấp vì dễ bị lốp ñổ, và chịu nhiều tác ñộng của ñiều kiện ngoại cảnh bất lợi. Trong khi ñó, các giống có thời gian trong khoảng 120 ngày có khả năng cho năng suất cao hơn nhiều.
Thời gian sinh trưởng của cây lúa phụ thuộc vào thời vụ, kỹ thuật canh tác và ñiều kiện ngoại cảnh. Trong ñiều kiện của Tây Nguyên nước ta, cùng một giống lúa nếu gieo trồng trong vụ Đông Xuân sẽ có thời gian sinh trưởng dài hơn vụ Hè Thu.
Hiện nay, mục tiêu chọn giống ngắn ngày chính là một trong các hướng ưu tiên hàng ñầu trong chương trình cải thiện giống ở nhiều quốc gia trên thế giới. Lý do là bởi các giống ngắn ngày có một số ưu ñiểm: giống chín sớm có tổng tích nhiệt nhỏ hơn giống chín muộn; giống chín sớm sử dụng nước hiệu quả hơn giống chín muộn; giống ngắn ngày mở ra khả năng tăng vụ, rải vụ; ñặc biệt theo nghiên cứu của Kido và cộng sự 1968 những giống ngắn ngày có hàm lượng protein cao hơn những giống dài ngày [51].
1.5.2 Bộ lá lúa và khả năng quang hợp
Yosida (1981) [51] cho rằng một lá lúa hoàn chỉnh bao gồm: bẹ lá, bản lá, tai lá và thìa lá. Bộ lá lúa là một ñặc trưng hình thái giúp phân biệt các giống lúa khác nhau, ñồng thời lá lúa còn là cơ quan quang hợp. Vì vậy, màu sắc, kích thước, ñộ dày lá, góc ñộ lá có ảnh hưởng lớn ñến năng suất sinh vật học và năng suất kinh tế.
Trong một phạm vi nhất ñịnh, diện tích lá có mối tương quan thuận với lượng quang hợp, vượt quá giới hạn này lượng chất khô thực tế giảm vì quá
21
trình hô hấp cũng có tương quan thuận với chỉ số diện tích lá. Chỉ số diện tích lá phụ thuộc vào giống, mật ñộ cấy, lượng phân bón. Diện tích lá tăng dần trong quá trình sinh trưởng, tăng mạnh nhất là thời kỳ ñẻ nhánh rộ và ñạt tối ña trước lúc trổ bông. Ruộng lúa có thể ñạt chỉ số diện tích lá khoảng 10 và có thể lớn hơn nữa vào lúc trỗ bông. Giá trị chỉ số diện tích lá tới hạn vào lúc quang hợp cực ñại là khoảng 5 – 6 [51]. Các giống lúa thấp cây, lá ñứng có thể tăng mật ñộ cấy ñể nâng cao hệ số diện tích lá. Các giống lúa cao cây và xoè, nên hạn chế khả năng tăng mật ñộ vì dễ dẫn tới hiện tượng các lá che khuất lẫn nhau, khi ñó không những không tăng ñược lượng quang hợp mà còn tạo ñiều kiện cho sâu bệnh gây hại nặng [39].
Các lá trên cùng một cây có những chức năng nhất ñịnh khác nhau. Quan trọng nhất ñối với cây lúa chính là ba lá cuối cùng (lá ñòng, lá công năng và lá thứ 3). Theo quan ñiểm của Yuan Long Ping (1993) mô hình cây lúa lý tưởng yêu cầu bộ lá lúa: chỉ số diện tích lá (LAI) khoảng 6,5, các lá ñều phải ñứng, cứng, chiều dài 3 lá cuối cùng: lá ñòng dài 50cm dài hơn tán bông 20cm, lá công năng dài hơn lá ñòng 10% và vươn cao hơn tán bông. Góc lá so với thân lần lượt 50,100, 200, chiều rộng lá khoảng 2cm, bản lá cong lòng mo, lá dày, xanh ñậm, chứa nhiều diệp lục biểu hiện quang hợp mạnh, tích luỹ chất khô cao, khi chín ñầu bông uốn cong, lá ñòng luôn che kín [64].
1.5.3 Thân lúa và khả năng ñẻ nhánh
Thân lúa gồm nhiều mắt và lóng, số lóng trên thân phụ thuộc vào giống. Các giống có thời gian sinh trưởng trung ngày thường có 6 -7 lóng, các giống ngắn ngày có khoảng 4 -5 lóng. Sự phát triển của các lóng ñốt quyết ñịnh ñến chiều cao của cây và liên quan ñến khả năng chống ñổ. Hiện nay, các giống lúa mới thấp cây ñang dần thay thế các giống lúa cao cây vì chúng có khả năng chống ñổ tốt hơn khi ñầu tư thâm canh ñể ñạt năng suất cao [18]
Khả năng ñẻ nhánh là một ñặc ñiểm của cây lúa, ñặc ñiểm này có ảnh hưởng ñến năng suất lúa. Trong qúa trình sinh trưởng, nhánh lúa là những
22
cành mọc trên nách lá của mỗi ñốt trên thân chính hoặc trên các nhánh khác trong thời gian sinh trưởng dinh dưỡng. Các giống lúa khác nhau thì thời gian ñẻ nhánh khác nhau.
Đinh Văn Lữ (1978) [28] cho rằng những giống lúa ñẻ rải rác thì trỗ bông không tập trung dẫn ñến lúa chín không ñều nên không có lợi cho quá trình thu hoạch và năng suất thấp. Như vậy, các giống lúa có khả năng ñẻ nhánh tập trung sẽ rất cần thiết ñể ñạt ñược năng suất cao vì giảm ñáng kể nhánh vô hiệu và thuận lợi cho quá trình thu hoạch.
1.5.4 Những nghiên cứu về dinh dưỡng và kỹ thuật bón phân cho lúa
Phân bón là yếu tố quan trọng ảnh hưởng ñến sinh trưởng và năng suất cây lúa. Cây lúa cần nhiều loại dưỡng chất ñể sinh trưởng và phát triển. Ba loại dưỡng chất mà cây lúa cần với số lượng lớn, gọi là chất ña lượng bao gồm N, P, K. Cây lúa cần nhiều Si hơn cả N, P, K nhưng do ñất cung cấp ñủ nên cây thường không có triệu chứng thiếu. Có những chất cây cần nhưng với số lượng rất ít, gọi là chất vi lượng như Fe, Zn, Cu,…Thiếu hoặc thừa một trong các chất này cây lúa sẽ phát triển không bình thường [26].
Các giống lúa có thời gian sinh trưởng khác nhau thì yêu cầu phân bón cũng khác nhau. Trong các yếu tố dinh dưỡng ña lượng thì ñạm là nguyên tố quan trọng nhất ñối với cây lúa, ñạm có phản ứng rõ hơn lân và kali [51].
Phạm Văn Cường và cs (2005) [11] cho biết khi tăng lượng ñạm bón thì chỉ số diện tích lá, khối lượng chất khô và tốc ñộ tích luỹ chất khô của lúa lai (Việt lai 20, Bắc ưu 903) vượt trội so với lúa thuần (CR203), ñặc biệt ở giai ñoạn sau cấy 4 tuần, năng suất của các giống lúa ñều tăng, tuy nhiên năng suất của lúa lai tăng nhiều hơn năng suất của lúa thuần.
Khi tăng lượng ñạm bón thì năng suất hạt của các giống lúa thuộc cả nhóm lúa lai, lúa cải tiến và lúa ñịa phương ñều tăng, ñặc biệt tăng mạnh ở giống lúa lai do tăng chủ yếu số bông/khóm, số hạt/bông và tỷ lệ hạt chắc [12],[13].
23
Ngoài yếu tố ñạm thì lân và kali có ý nghĩa rất lớn trong ñời sống của cây lúa. Lân tham gia trong các quá trình ñồng hoá và chuyển vận chất trong cây còn kali tham gia vào hoạt ñộng của nhiều loại men trong cây.
Lân có tác dụng kích thích ra rễ mạnh, tăng cường ñẻ nhánh, giúp cây phục hồi nhanh sau khi gặp những ñiều kiện bất thuận, thúc ñẩy quá trình trổ và chín sớm. Thiếu lân làm cây thấp, khả năng ñẻ nhánh kém, bản lá hẹp, ngắn, thẳng, có màu xanh ñậm tới ám khói, trổ bông muộn, không thể khắc phục bằng cách bón thúc [26],[51].
Kali có tác dụng xúc tiến quá trình quang, ñẩy mạnh sự di chuyển sản phẩm quang hợp từ lá sang các bộ phận khác, tăng cường ñẻ nhánh và giúp cây chống chịu ñược các ñiều kiện bất thuận. Thiếu kali làm cây thấp, lá ngắn, rũ xuống và có màu xanh ñậm; các lá phía dưới, bắt ñầu từ ñỉnh xuống biến vàng giữa các gân lá, có lúc khô chuyển sang màu nâu nhạt. Trong các giai ñoạn sinh trưởng phát triển của cây yêu cầu về kali khác nhau nhưng cây lúa cần kali nhất vào thời kỳ làm hạt ñể tăng khả năng vận chuyển dinh dưỡng vào hạt. Vì vậy, bón kali kéo dài ñến lúc trỗ bông, lúc giai ñoạn hình thành sản lượng là ñiều rất cần thiết [51].
Việc lựa chọn phân bón và cách bón thích hợp là ñiều rất cần thiết. Lượng phân bón cho lúa tùy thuộc giống lúa, mùa vụ và loại ñất. Giống cao sản cần bón nhiều hơn các giống ñịa phương. Giống lúa lai cần bón nhiều hơn các giống lúa thường. Lượng bón phân bón thích hợp cho lúa theo bảng 2.4 sau ñây [26]:
Bảng 1.4. Lượng phân bón cho lúa
Vụ Giống Lượng bón (kg/ha)
N P2O5 K2O Đông Xuân Lúa lai 140 – 160 80 – 100 80 - 100
24
1.5.5 Cấu trúc dạng cây và mô hình cây lúa năng suất cao
Dựa trên cơ sở những kết quả ñã ñạt ñược (Khush, 1990 [61]) ñã tổng kết mô hình kiểu cấu trúc cây lúa mới có năng suất cao như sau:
1) Số dảnh hữu hiệu/khóm từ 3 – 4 dảnh 2) Thời gian sinh trưởng từ 100 – 130 ngày 3) Không có bông vô hiệu
4) Thân cứng chống ñổ tốt 5) Lá thẳng, dày và xanh ñậm
6) Số hạt chắc trên bông từ 200 – 250 hạt 7) Hệ thống rễ khoẻ
8) Chống chịu ñược nhiều loại sâu bệnh 9) Chiều cao cây từ 90 – 100cm
10) Tiềm năng năng suất 10 – 13 tấn/ha
Các kết luận này mang tính chiến lược lâu dài, là mục tiêu trong công tác nghiên cứu chọn giống lúa trong những năm qua. Việc chọn tạo ra các giống lúa thấp cây, ngắn ngày, năng suất cao ñã góp phần tích cực nâng cao năng suất và tổng sản lượng lúa ở nhiều nước trong khu vực châu Á và trên thế giới.
1.5.6 Nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết ñến sinh trưởng cây lúa cây lúa
Trong ñời sống cây lúa luôn chịu sự tác ñộng của các yếu tố khí tượng như nhiệt ñộ, ẩm ñộ, ánh sáng và chế ñộ nước. Tuy nhiên, yếu tố nhiệt ñộ và ánh sáng có ảnh hưởng ñáng kể nhất (khó khắc phục) ñối với ñiều kiện khí hậu của Việt Nam.
1.5.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt ñộ
Nhiệt ñộ trung bình thích hợp cho sinh trưởng của cây lúa trong khoảng 20 – 380C. Tuy nhiên, cây lúa rất mẫn cảm với ñiều kiện nhiệt ñộ thấp, nhất là giai ñoạn làm ñòng, trỗ bông. Thời kỳ này, nếu nhiệt ñộ nhỏ hơn 150C rất dễ
25
gây ra hiện tượng thui chột hoa và hạt lúa bị lép nhiều. Nhiệt ñộ trên 210C thích hợp cho giai ñoạn làm ñòng, phơi hoa và thụ phấn [51].
Vào lúc phân bào giảm nhiễm của tế bào mẹ hạt phấn, khi gặp nhiệt ñộ thấp dưới 200C sẽ làm tăng tỷ lệ hạt lép (Satake 1969), hạt lép gây ra thường do nhiệt ñộ thấp vào ban ñêm quyết ñịnh. Nhiều kết quả cho thấy, các giống lúa khác nhau chịu ảnh hưởng khác nhau khi gặp ñiều kiện nhiệt ñộ thấp [51].
Tác giả Yosida (1981) [51], cho biết nhiệt ñộ ảnh hưởng rất lớn ñến sinh trưởng, phát triển của cây lúa. Nhiệt ñộ lạnh làm ảnh hưởng ñến sức nảy mầm, mạ ra lá chậm, mạ lùn, lá vàng, ñỉnh bông bị thoái hoá, ñộ thoát cổ bông kém, chậm ra hoa, tỷ lệ lép cao và chín không ñều. Cây lúa rất mẫn cảm với nhiệt ñộ cao vào lúc trỗ bông, khi gặp nhiệt ñộ trên 350C kéo dài hơn 1 giờ vào lúa nở hoa làm cho tỷ lệ hạt lép tăng rõ rệt.
1.5.6.2 Ảnh hưởng của ánh sáng
Ánh sáng mặt trời có ý nghĩa rất quan trọng trong ñời sống cây lúa và ở những giai ñoạn khác nhau nhu cầu về năng lượng ánh sáng cũng khác nhau. Ánh sáng thường ảnh hưởng ñến cây lúa trên 2 mặt: cường ñộ ánh sáng ảnh hưởng ñến quang hợp, số giờ chiếu sáng trong ngày ảnh hưởng ñến sự phát triển, ra hoa, kết hạt sớm hay muộn.
Nếu che bóng vào giai ñoạn sinh trưởng dinh dưỡng chỉ ảnh hưởng ít ñến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất nhưng che bóng ở giai ñoạn sinh trưởng sinh thực có ảnh hưởng ñáng kể ñến số hạt và năng suất hạt giảm rõ rệt do giảm tỷ lệ hạt chắc nếu che bóng ở thời kỳ chín [51].
1.5.6.3 Ảnh hưởng của nước tới cây lúa
Nước là yếu tố quan trọng trong ñời sống cây lúa, chế ñộ nước có ảnh hưởng lớn ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất ruộng lúa. Thiếu nước ở bất kỳ giai ñoạn sinh trưởng nào cũng có thể làm giảm năng suất lúa, thiếu nước làm cây có biểu hiện lá cuộn tròn lại, lá bị cháy, hạn chế ñẻ nhánh, cây thấp, chậm ra hoa, hạt lép và lửng [51].
26
Thiếu hụt nước vào giai ñoạn sinh trưởng dinh dưỡng có thể làm giảm chiều cao cây, số nhánh và diện tích lá nhưng năng suất không bị ảnh hưởng nếu như nhu cầu nước ñược ñáp ứng kịp thời. Tuy nhiên, thiếu nước từ giai ñoạn phân bào giảm nhiễm ñến trỗ bông (nhất là vào thời gian 11 ngày và 3 ngày trước trỗ bông) chỉ cần hạn 3 ngày ñã làm giảm năng suất rất nghiêm trọng và tỷ lệ hạt lép cao [51].
1.5.7 Mối quan hệ giữa năng suất và các yếu tố liên quan 1.5.7.1 Chất khô tích luỹ và năng suất lúa 1.5.7.1 Chất khô tích luỹ và năng suất lúa
Quang hợp là quá trình chuyển hoá năng lượng mặt trời thành năng lượng hoá học và ñược tích lũy dưới dạng hydratcacbon cung cấp cho mọi hoạt ñộng sống của cây. Hoạt ñộng quang hợp mang lại 80 – 90% lượng chất khô cho cây, số còn lại là chất khoáng do cây hút từ ñất [51].
Như vậy, hoạt ñộng quang hợp quyết ñịnh ñến sinh trưởng và năng suất lúa. Vì thế, muốn tăng năng suất cần phải xúc tiến, tạo ñiều kiện thuận lợi cho quang hợp. Lượng quang hợp của quần thể (P) phụ thuộc vào:
- Hiệu suất quang hợp thuần (Netassimilation rate - NAR) - Chỉ số diện tích lá (Leaf area index - LAI)
- Thời gian quang hợp (t) P = NAR x LAI x t
Để tạo ra năng suất quần thể cao cần tác ñộng vào 3 yếu tố trên một cách hợp lý trong mối quan hệ của chúng [22].
Từ các kết quả nghiên cứu, sản lượng hạt của cây lúa ñược xác ñịnh chủ yếu bởi mức ñộ hydratcacbon. Các hydratcacbon như các loại ñường và tinh bột bắt ñầu tích luỹ mạnh mẽ vào khoảng 2 tuần trước khi trỗ bông và ñạt ñến mức cực ñại trong các bộ phận của cây, chủ yếu là trong bẹ lá và thân vào lúc trỗ bông, sau ñó lại giảm lúc chín rộ và có thể tăng trở lại chút ít lúc gần chín hoàn toàn [51].
27
1.5.7.2 Mối quan hệ giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa
Năng suất lúa ñược tạo thành bởi 4 yếu tố: số bông/ñơn vị diện tích, số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc/bông và khối lượng 1000 hạt.
Trong các yếu tố trên thì số bông có tính quyết ñịnh và hình thành sớm nhất, yếu tố này phụ thuộc nhiều vào mật ñộ cấy, khả năng ñẻ nhánh, khả năng chịu ñạm. Các giống lúa mới thấp cây, lá ñứng, ñẻ khoẻ, chịu ñạm có thể cấy dày ñể tăng số bông trên ñơn vị diện tích [39]. Số bông có thể ñóng góp 74% năng suất, trong khi ñó số hạt và khối lượng hạt ñóng góp 26% [22].
Trên ruộng lúa cấy, số bông/m2 phụ thuộc nhiều vào năng lực ñẻ nhánh, chỉ tiêu này xác ñịnh chủ yếu vào khoảng 10 ngày sau khi ñẻ nhánh tối ña. Ở ruộng lúa gieo thẳng số bông/m2 phụ thuộc nhiều vào lượng hạt gieo và tỷ lệ mọc mầm [51].
Số hạt/bông ñược xác ñịnh trong thời gian sinh trưởng sinh thực. Số hạt/bông bằng hiệu số của số hoa phân hoá trừ ñi số hoa bị thoái hoá. Yếu tố này phụ thuộc nhiều vào ñặc tính giống và ñiều kiện ngoại cảnh.
Tỷ lệ hạt chắc ñược quyết ñịnh ở thời kỳ trước và sau trỗ bông. Tỷ lệ