Khóa luận Thanh lọc tính chống chịu mặn của một số giống lúa cao sản ngắn ngày tại viện lúa đồng bằng sông Cửu Long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP THANH LỌC TÍNH CHỐNG CHỊU MẶN CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA CAO SẢN NGẮN NGÀY TẠI VIỆN LÚA ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Họ và tên sinh viên: DƯƠNG KIM LIÊN Ngành: NÔNG HỌC Niên khoá: 2007 – 2011 Tháng 8/2011 i THANH LỌC TÍNH CHỐNG CHỊU MẶN CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA CAO SẢN NGẮN NGÀY TẠI VIỆN LÚA ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Tác giả DƯƠNG KIM LIÊN Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng Kỹ sư Ngành NÔNG HỌC Giảng viên hướng dẫn: TS. HOÀNG KIM TS. PHẠM TRUNG NGHĨA Tháng 8 năm 2011 ii LỜI CẢM ƠN Qua bốn tháng học tập, làm việc và nghiên cứu tại Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long, tôi đã nỗ lực học tập và làm việc nghiêm túc để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp một cách thành công. Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến: - Ban Giám hiệu Trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh - Ban Chủ nhiệm Khoa Nông Học - Bộ môn Cây Lương thực Rau Hoa Quả - Bộ môn Công nghệ sinh học, Viện lúa Đồng bằng Sông Cửu Long - Tôi xin gởi lời cảm ơn đến quí thầy cô trong Khoa Nông Học đã tận tình chỉ dạy những kiến thức trong suốt thời gian theo học tại trường - Đặc biệt xin cảm ơn thầy Hoàng Kim, thầy Phạm Trung Nghĩa đã tận tình chỉ dạy và hướng dẫn trong suốt thời gian thực hiện khóa luận - Cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã giúp đỡ và ủng hộ trong suốt thời gian học tập và thực hiện khóa luận. Xin chân thành cảm Thủ Đức, tháng 8 năm 2011 Sinh viên Dương Kim Liên iii TÓM TẮT Dương Kim Liên, 2011. Thanh lọc tính chống chịu mặn của một số giống lúa cao sản ngắn ngày tại Viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long. Giảng viên hướng dẫn: TS. Hoàng Kim và TS. Phạm Trung Nghĩa. Đề tài được thực hiện từ tháng 01 năm 2011 đến tháng 04 năm 2011, tại Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long, Ô Môn - Cần Thơ. Nhằm xác định tính chống chịu mặn của một số giống lúa cao sản ngắn ngày để tuyển chọn giống lúa thuần chống chịu mặn cho canh tác ở các vùng nhiễm mặn Đồng bằng sông Cửu Long. Nội dung đề tài: 1) Thí nghiệm 1a: Trồng cây trong dung dịch Yoshida (IRRI, 1997): Bố trí thí nghiệm theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, hai lần lập lại trên các khay nhựa có dạng hình chữ nhật, kích thước khoảng 14 x 30 x 35 cm. Với ba mức độ mặn thanh lọc là 0, 4 và 6‰ muối NaCl. 2) Thí nghiệm 1b: Trồng cây trong đất: Bố trí thí nghiệm theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, hai lần lập lại trong khay thiếc có kích thước là 15 x 50 x 100 cm với ba mức độ mặn thanh lọc là 0, 4 và 6‰ muối NaCl. 3) Thí nghiệm 2: Thanh lọc mặn sau giai đoạn mạ (từ 30 ngày sau khi gieo đến chín). Bố trí thí nghiệm theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, ba lần lập lại trong các bể kích thước 2,5 x 2,5m với ba mức độ mặn thanh lọc là 0, 4 và 6‰ muối NaCl. Kết quả đạt được: 1) Tất cả các giống lúa đều có khả năng chịu mặn ở nồng độ từ 4 - 6‰. Riêng IR 29 là giống chuẩn nhiễm nên bị chết hoàn toàn vào giai đoạn sau 23 ngày tiến hành thanh lọc. 2) Khả năng chịu mặn và tỷ lệ sống sót của các giống lúa tỷ lệ thuận với nhau. Giống có tỷ lệ sống sót càng cao chứng tỏ giống càng thích nghi với điều kiện sống. 3) Chiều cao cây và khả năng chịu mặn tỷ lệ nghịch với nhau. Nồng độ muối càng cao thì chiều cao cây càng giảm. 4) Qua kết quả thu được từ năng suất của các giống lúa thí nghiệm đã chọn ra được 4 giống lúa triển vọng là OM 6976, A69-1 NCM, OM 5464, OM 5451 có các đặc tính nông học và hình thái tốt, năng suất vượt trội và có khả năng chịu mặn cao nhất so với các giống còn lại trong thí nghiệm. iv MỤC LỤC Trang tựa ............................................................................................................................ i Lời cảm ơn......................................................................................................................... ii Tóm tắt.............................................................................................................................. iii Mục lục ............................................................................................................................. iv Danh sách các bảng .......................................................................................................... vi Danh sách các hình và đồ thị ........................................................................................... vii Danh sách các chữ viết tắt ..............................................................................................viii Chương 1 Mở đầu............................................................................................................ 1 1.1. Sự cần thiết nghiên cứu ............................................................................................. 1 1.2. Mục tiêu đề tài ............................................................................................................ 2 1.3. Yêu cầu cần đạt .......................................................................................................... 2 1.4. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................................... 2 Chương 2 Tổng quan....................................................................................................... 3 2.1. Lịch sử của ngành trồng lúa ....................................................................................... 3 2.2. Tầm quan trọng của lúa gạo đối với con người Việt Nam ......................................... 3 2.3. Giá trị kinh tế của lúa gạo........................................................................................... 5 2.3.1 Giá trị dinh dưỡng .................................................................................................... 5 2.3.2 Giá trị sử dụng .......................................................................................................... 6 2.3.3 Giá trị thương mại .................................................................................................... 6 2.4 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới và Việt Nam................................................. 7 2.4.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới ................................................................... 7 2.4.2 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam.................................................................... 8 2.5 Sự hình thành và đặc tính của đất mặn...................................................................... 12 2.6 Mặn và cây trồng ....................................................................................................... 13 2.6.1 Nhóm cây trồng chịu mặn ...................................................................................... 13 2.6.2 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây trồng.......................................... 15 2.6.3 Ảnh hưởng của mặn đến sự sinh trưởng của cây lúa ............................................. 16 2.7 Giới thiệu chung về đặc điểm các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam........................ 17 2.8 Thực trạng vùng lúa nhiễm mặn ở vùng ĐBSCL...................................................... 18 v Chương 3 Vật liệu và phương pháp nghiên cứu......................................................... 21 3.1. Vật liệu nghiên cứu................................................................................................... 21 3.2. Phương pháp thí nghiệm........................................................................................... 22 3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm ................................................................................. 24 3.3.1. Thí nghiệm : Thanh lọc mặn nhân tạo giai đoạn mạ trong phòng ........................ 24 3.3.1.1. Thí nghiệm 1a: Trồng cây trong dung dịch Yoshida (IRRI, 1997).................... 24 3.3.1.2. Thí nghiệm 1b: Trồng cây trong đất................................................................... 25 3.3.2. Thí nghiệm : Thanh lọc mặn sau giai đoạn mạ ..................................................... 26 3.4 Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi ....................................................................... 26 3.4.1. Thí nghiệm : Thanh lọc mặn nhân tạo giai đoạn mạ ............................................. 26 3.4.2. Thí nghiệm: Thanh lọc mặn sau giai đoạn mạ ...................................................... 27 3.5. Phương pháp xử lí .................................................................................................... 29 Chương 4 Kết quả và thảo luận ................................................................................... 30 4.1. Thí nghiệm thanh lọc mặn nhân tạo giai đoạn mạ ................................................... 30 4.1.1Thí nghiệm 1a: Trồng cây trong dung dịch Yoshida (IRRI, 1997)......................... 30 4.1.2 Thí nghiệm 1b: Trồng cây trong đất....................................................................... 34 4.2. Thí nghiệm thanh lọc mặn sau giai đoạn mạ............................................................ 37 4.2.1 Các đặc trưng về hình thái...................................................................................... 38 4.2.2 Tỷ lệ sống sót: (TLSS) .......................................................................................... 39 4.2.3 Động thái tăng trưởng chiều cao ............................................................................ 42 4.2.4 Động thái đẻ nhánh................................................................................................. 46 4.2.5 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ......................................................... 49 Chương 5 Kết luận và đề nghị...................................................................................... 53 5.1 Kết luận...................................................................................................................... 53 5.2 Đề nghị ...................................................................................................................... 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................... 54 PHỤ LỤC ........................................................................................................................ 55 vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 2.1 : Một số mặt hàng xuất khẩu nông sản của Việt Nam 2000-2008 .................... 4 Bảng 2.2 Các quốc gia xuất khẩu gạo quan trọng trên thế giới ....................................... 5 Bảng 2.3 Giá trị dinh dưỡng của lúa gạo .......................................................................... 6 Bảng 2.4 Diện tích, năng suất, và sản lượng lúa trên thế giới qua các năm ..................... 8 Bảng 2.5. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa ở Việt Nam qua các năm...................... 9 Bảng 2.6. Thị trường xuất khẩu gạo của Việt Nam năm 2010 ....................................... 10 Bảng 2.7. Giá gạo xuất khẩu của Việt Nam so với một số nước ................................... 11 Bảng 2.8. Số lượng và giá trị gạo xuất khẩu của Việt nam ............................................ 12 Bảng 2.9 Phân loại độ mặn của đất theo 2 chỉ tiêu kết hợp ............................................ 14 Bảng 2.10 : Ảnh hưởng của mặn đến cây trồng ............................................................. 14 Bảng 2.11 : Khả năng chịu mặn của cây trồng ở giai đoạn sinh trưởng......................... 15 Bảng 2.12. Diện tích bị nhiễm mặn ở ĐBSCL .............................................................. 19 Bảng 3.1: Danh sách 15 giống lúa thí nghiệm................................................................ 21 Bảng 3.2: Đặc điểm và tính chất lý hóa tính khu thí nghiệm ........................................ 22 Bảng 3.3: Tình hình thời tiết, khí hậu nơi thí nghiệm .................................................... 23 Bảng 3.4. Tiểu chuẩn đánh giá ở giai đoạn tăng trưởng và phát triển (IRRI, 1997) ...... 27 Bảng 3.5 : Phân nhóm chống chịu mặn .......................................................................... 27 Bảng 4.1 Kết quả thanh lọc mặn 15 giống lúa tại Viện Lúa ĐBSCL............................. 31 Bảng 4.2 Động thái tăng trưởng chiều cao cây trong dung dịch Yoshida ...................... 32 Bảng 4.3 Động thái tăng trưởng chiều cao cây trong điều kiện nhà lưới ...................... 35 Bảng 4.4 Tỷ lệ sống sót (TLSS) của các giống lúa sau thí nghiệm ................................ 36 Bảng 4.5 Đặc trưng về hình thái của các giống lúa thí nghiệm ở đối chứng ................. 38 Bảng 4.6 TLSS của 15 giống ở nồng độ 0‰ ................................................................. 40 Bảng 4.7 TLSS của 15 giống lúa ở nồng độ 4‰ ........................................................... 41 Bảng 4.8 TLSS của 15 giống lúa ở nồng độ 6‰ ........................................................... 42 Bảng 4.9 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ở nồng độ 0‰ ......................... 49 Bảng 4.10 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ở nồng độ 4‰ ....................... 51 Bảng 4.11 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ở nồng độ 6‰ ...................... 52 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 3.1 Hạt giống được gieo trong khay ................................................................... 25 Hình 3.2 Muối và máy đo nồng độ muối .................................................................... 25 Đồ thị 4.1 Thanh lọc mặn của 15 giống lúa trong dung dịch Yoshida ........................... 30 Đồ thị 4.2 So sánh sự tương quan tỷ lệ giảm chiều cao cây và cấp chống chịu mặn ở nồng độ 4‰ .................................................................................................................... 33 Đồ thị 4.3 So sánh sự tương quan với tỷ lệ giảm chiều cao cây và cấp chống chịu mặn ở nồng độ 6‰ .................................................................................................................... 34 Đồ thị 4.4 Thanh lọc mặn 15 giống lúa trong khay đất .................................................. 37 Đồ thị 4.5 Động thái tăng trưởng chiều cao của 15 giống lúa ở nồng độ 0‰ ............... 43 Đồ thị 4.6 Động thái tăng trưởng chiều cao của 15 giống lúa ở nồng độ 4‰ ............... 44 Đồ thị 4.7 Động thái tăng trưởng chiều cao của 15 giống lúa ở nồng độ 6‰ ............... 45 Đồ thị 4.8 Động thái đẻ nhánh của 15 giống lúa ở nồng độ 0‰ .................................. 46 Đồ thị 4.9 Động thái đẻ nhánh của 15 giống lúa ở nồng độ 4‰ .................................. 47 Đồ thị 4.10 Động thái đẻ nhánh của 15 giống lúa ở nồng độ 6‰ ................................ 48 viii DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT CV: Coefficient of Variation (Hệ số biến động) ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ĐBSH: Đồng bằng sông Hồng FAOSTAT: Food and Agriculture Organization of The United nations (Tổ chức Nông Lương Thế giới) IRRI: International Rice Reasearch Institute (Viện Nghiên cứu Lúa gạo quốc tế) NSC: Ngày sau cấy NSG: Ngày sau gieo TLSS: Tỷ lệ sống sót VN: Việt Nam 1 Chương 1 MỞ ĐẦU 1.1 Sự cần thiết nghiên cứu Cây lúa (Oryza sativa) là cây lương thực quan trọng trên thế giới, với hơn một nửa dân số thế giới lấy lúa gạo làm nguồn lương thực chính, đặc biệt là các quốc gia ở Châu Á, Châu Phi và Mỹ La tinh. Hiện nay trên thế giới có hơn 110 quốc gia sản xuất và tiêu thụ lúa gạo với các mức độ khác nhau. Năm 2008 sản lượng lúa gạo thế giới đạt 685 triệu tấn so với 822 triệu tấn ngô và 695 triệu tấn sắn (khoai mì). Nhưng vẫn còn hơn 1 tỷ người trên thế giới trên thế giới bị đói (FAO, 2010). Để đảm bảo an sinh xã hội và an ninh lương thực của một quốc gia thì việc quan trọng nhất là đảm bảo bữa ăn tối thiểu cho người dân nghèo. Lúa là loại cây lương thực có khả năng thích nghi rộng từ 300 Nam đến 400 Bắc, nhưng rất dễ mẫn cảm với điều kiện thời tiết, dễ gây thiệt hại nghiêm trọng đặc biệt là những vùng trồng lúa ven biển, do sự lấn chiếm vào đất liền của nước biển. Theo Munns (2002), tình trạng đất bị nhiễm mặn đang trở nên nghiêm trọng ở cả hai vùng trồng lúa khác nhau: Vùng trồng lúa nước tưới và vùng trồng lúa nước trời. Nền nông nghiệp trồng lúa nước tưới cung cấp 1/3 lương thực thế giới, trong đó 20% diện tích trồng lúa nước tưới bị nhiễm mặn. Ước tính đất nhiễm mặn lên tới 1 tỷ ha trên toàn thế giới. Chỉ riêng Châu Á có khoảng 21,5 triệu ha đất bị nhiễm mặn. (Flower và Yeo, 1995). Ở Việt Nam năm 2008 diện tích lúa đạt 7,4 triệu ha, sản lượng 38,72 triệu tấn trong đó vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) có 2,9 triệu ha đất nông nghiệp với 744.000 ha đất nhiễm mặn. Những năm gần đây vấn đề đô thị hóa và sự biến đổi khí hậu toàn cầu đã làm ảnh hưởng đến diện tích đất nông nghiệp nước ta. Đặc biệt là hạn hán và sự xâm nhiễm mặn. Theo dự đoán của các nhà khoa học quốc tế, nếu mực nước biển dâng cao khoảng 1m thì vùng ĐBSCL sẽ bị ngập khoảng 12% và như vậy diện tích lúa mất đi khoảng 40%. 2 Vì vậy nghiên cứu tuyển chọn những giống lúa chống chịu mặn tốt là đòi hỏi cấp bách trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp. Để chọn lọc những giống lúa chống chịu mặn tốt, cần phải hiểu cơ chế chống chịu mặn của chúng, từ đó mới có thể cải tiến cấu trúc di truyền. Theo Akbar, 1975 nhiễm mặn gây tổn hại đến cây lúa là do mất cân bằng thẩm thấu và tích lũy quá nhiều ion Cl-. Theo Ponnamperuma, 1984 cho thấy cây lúa chống chịu mặn trong suốt giai đoạn nẩy mầm, trở nên rất nhiễm trong giai đoạn mạ non, tiếp tục chống chịu trong giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng, nhiễm trong giai đoạn thụ phấn, thụ tinh và chống chịu mặn trong giai đoạn chín. Aslam và ctv.,1993 cho rằng tại giai đoạn trổ, cây lúa ít mẫn cảm với mặn, trong khi Gregorio và Senadrina, 1993; Lee, 1995 nhận thấy: Nghiên cứu di truyền số lượng tính chống chịu mặn, hoạt động của gen cộng tính và gen không cộng tính đều ảnh hưởng ý nghĩa trong di truyền tính chống chịu mặn. Được sự phân công của Khoa Nông Học cùng với sự chấp nhận của Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long, dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Hoàng Kim và TS. Phạm Trung Nghĩa, tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Thanh lọc tính chống chịu mặn của một số giống lúa cao sản ngắn ngày tại Viện lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long”. 1.2. Mục tiêu đề tài Xác định tính chống chịu mặn của một số giống lúa cao sản ngắn ngày để tuyển chọn giống lúa thuần chống chịu mặn cho canh tác ở các vùng nhiễm mặn Đồng Bằng Sông Cửu Long. 1.3. Yêu cầu cần đạt Xác định mức chống chịu mặn, thành phần năng suất và năng suất của một số giống lúa thuần. Đánh giá kết quả đạt được và chọn ra giống lúa chống chịu mặn. 1.4. Phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu gồm 15 giống lúa thuần chịu mặn, là các giống lúa mùa, lúa cao sản địa phương và các giống lúa của Viện lúa Quốc Tế (IRRI). Thời gian thực hiện: Từ 01/2011 đến 04/2011. Địa điểm khảo nghiệm: tại Viện Lúa Đồng Bằng Sông Cửu Long, Ô Môn - Cần Thơ. 3 Chương 2 TỔNG QUAN 2.1. Lịch sử của ngành trồng lúa Cây lúa (Oryza sativa) có nguồn gốc lịch sử lâu đời, trải dài từ phía Nam Trung Quốc đến Đông Bắc Ấn Độ (vào khoảng 8000 năm trước đây). Các tài liệu lịch sử, di tích khảo cổ đều có nói về ngành trồng lúa. Theo các tài liệu này, ngành trồng lúa đã xuất hiện ở các nước Đông Nam Á như ở Trung Quốc, năm 1742 đã có tài liệu nói rằng, nghề trồng lúa có ở Trung Quốc từ 2800 trước công nguyên. Ở Việt Nam, từ các di chỉ Đồng Đậu và trống đồng Đông Sơn có in hình người giã gạo, cùng với các vỏ trấu cháy thành than đã chứng tỏ ngành trồng lúa đã có cách đây từ 3300 - 4100 năm (Võ Tòng Xuân, 1984). Thêm vào đó Đinh Văn Lữ (1978) cũng đã cho rằng khoảng 4000 - 3000 trước công nguyên, người ta đã tìm thấy những di tích như bàn nghiền hạt lúa, cối và chày đá giã gạo. Ở Ấn Độ nghề trồng lúa có từ 1000 năm trước công nguyên. Như vậy có thể nói rằng nghề trồng lúa bắt đầu ở châu Á sau