Luận văn Đánh giá khả năng chịu hạn của con lai giữa giống lúa cạn và giống lúa cải tiến

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ----------(((---------- NGUYỄN ANH DŨNG ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CON LAI GIỮA GIỐNG LÚA CẠN VÀ GIỐNG LÚA CẢI TIẾN LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: Di truyền và chọn giống cây trồng Mã số: 60.62.05 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. VŨ VĂN LIẾT HÀ NỘI - 2009 LỜI CAM ĐOAN - Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn này đã được chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Nguyễn Anh Dũng LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành đến PGS.TS. Vũ Văn Liết, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong việc định hướng đề tài cũng như trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc và tập thể cán bộ công nhân viên trong Bộ môn Chọn tạo giống lúa cho vùng khó khăn, Trung tâm Nghiên cứu và phát triển lúa thuần, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Liên Hồng, Gia Lộc, Hải Dương đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện về mặt vật chất và thời gian để tôi hoàn thành khoá học này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các Thầy cô giáo trong Viện Sau đại học, Bộ môn Di truyền và Chọn giống cây trồng - Khoa Nông học, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài này. Qua đây, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, người thân, bạn bè, là những người luôn ủng hộ tôi trong suốt quá trình học tập và thực tập tốt nghiệp. Tác giả luận văn Nguyễn Anh Dũng MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình ixi 1. MỞ ĐẦU 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU 3 1.3 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 3 2. TỔNG QUAN 4 2.1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 4 2.1.1 KHÁI NIỆM VỀ LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN 4 2.1.2 KHÁI NIỆM VỀ HẠN VÀ PHÂN LOẠI HẠN 5 2.1.3 KHÁI NIỆM VỀ TÍNH CHỐNG, NÉ (TRỐN), TRÁNH, CHỊU HẠN, KHẢ NĂNG PHỤC HỒI SAU HẠN VÀ CÁC CƠ CHẾ CỦA CHÚNG 8 2.1.4 BẢN CHẤT CỦA TÍNH CHỐNG CHỊU HẠN 11 2.1.5 ẢNH HƯỞNG CỦA HẠN TỚI SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC NÂNG CAO TÍNH CHỐNG CHỊU HẠN 12 2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 15 2.2.1 NGUỒN GỐC VÀ SỰ PHÂN BỐ CỦA CÂY LÚA CẠN, LÚA CHỊU HẠN 15 2.2.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT LÚA CẠN, LÚA CHỊU HẠN 17 2.2.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN, LÚA CHỊU HẠN TRÊN THẾ GIỚI 19 2.2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU LÚA CẠN, LÚA CHỊU HẠN Ở VIỆT NAM 33 2.2.5 TƯƠNG LAI CỦA CÂY LÚA CẠN VÀ LÚA CHỊU HẠN 38 2.3 NHỮNG KẾT LUẬN RÚT RA TỪ NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 39 3. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.1 VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 41 3.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.2.1 ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM 41 3.2.2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.2.3 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XỬ LÝ SỐ LIỆU 46 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47 4.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CON LAI Ở THẾ HỆ F1 47 4.1.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN 47 4.1.2 ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI 51 4.1.3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CÁC ĐẶC TRƯNG SINH TRƯỞNG 52 4.1.4 MỨC ĐỘ NHIỄM SÂU BỆNH HẠI CHÍNH 66 4.1.5 CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT VÀ NĂNG SUẤT 67 4.2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CÁC DÒNG PHÂN LY Ở THẾ HỆ F2 70 4.2.1 KẾT QUẢ CHỌN LỌC CÁ THỂ F1 TẠO THÀNH QUẦN THỂ PHÂN LY Ở F2 70 4.2.2 ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU HẠN CỦA CÁC QUẦN THỂ PHÂN LY F2 72 4.2.3 CHIỀU DÀI BÔNG CỦA CÁC QUẦN THỂ PHÂN LY F2 81 4.2.4 CHIỀU CAO CÂY CUỐI CÙNG CỦA CÁC QUẦN THỂ PHÂN LY F2 85 4.2.5 THỜI GIAN SINH TRƯỞNG CỦA CÁC QUẦN THỂ PHÂN LY F2 88 4.2.6 NĂNG SUẤT THỰC THU CỦA CÁC QUẦN THỂ PHÂN LY F2 89 4.2.7 KẾT QUẢ CHỌN LỌC DÒNG TỪ CÁC QUẦN THỂ PHÂN LY F2 93 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 95 5.1 KẾT LUẬN 95 5.2 ĐỀ NGHỊ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 PHỤ LỤC 106 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU F1 : Thế hệ đầu tiên của con lai F2 : Thế hệ thứ hai của con lai CH : Chịu hạn TGST : Thời gian sinh trưởng S.E.S : Hệ thống đánh giá tiêu chuẩn trên cây lúa CURE: Chương trình nghiên cứu và phát triển lúa cho vùng khó khăn FAO : Tổ chức Nông lương thế giới CIAT : Trung tâm Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế WMO : Tổ chức Khí tượng thế giới IRRI : Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế IRAT : Viện Nghiên cứu Nông nghiệp nhiệt đới IITA : Viện Nông nghiệp nhiệt đới Quốc tế ICA : Viện Nông nghiệp Cô-lôm-bia IAC : Viện Nông nghiệp Campinas DANH MỤC BẢNG STT  Tên bảng  Trang   4.1. Kh¶ n¨ng chÞu h¹n cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong chËu v¹i ë giai ®o¹n trç b«ng trong vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 48 4.2. Sè ngµy trç vµ hÖ sè thu ho¹ch b«ng cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong chËu v¹i giai ®o¹n trç b«ng, vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 50 4.3. Mét sè ®Æc ®iÓm h×nh th¸i cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 51 4.4. ChiÒu dµi, sè l­îng rÔ chÝnh vµ khèi l­îng kh« cña bé rÔ cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong chËu v¹i vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 53 4.5. Mét sè ®Æc ®iÓm n«ng häc cña c©y m¹ cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 55 4.6. §éng th¸i t¨ng tr­ëng chiÒu cao c©y vµ chiÒu cao c©y cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 56 4.7. §éng th¸i ®Î nh¸nh cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 59 4.8. ChiÒu dµi, chiÒu réng vµ gãc l¸ ®ßng cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 61 4.9. ChiÒu dµi b«ng, kÝch th­íc vµ khèi l­îng h¹t cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 63 4.10. Thêi gian sinh tr­ëng cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 65 4.11. Møc ®é nhiÔm s©u bÖnh h¹i chÝnh cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 66 4.12. YÕu tè cÊu thµnh n¨ng suÊt vµ n¨ng suÊt cña c¸c tæ hîp, gièng lóa thÝ nghiÖm trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô mïa 2008 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 68 4.13a. Sè l­îng c¸ thÓ F1 t¹o thµnh c¸c quÇn thÓ ph©n ly ë thÕ hÖ F2 71 4.13b. Ký hiÖu c¸c quÇn thÓ ph©n ly ë thÕ hÖ F2 71 4.14. Tû lÖ n¶y mÇm cña h¹t trong dung dÞch ®­êng Saccarin 1% vµ KCLO3 3% (7 ngµy sau xö lý) cña c¸c c¸ thÓ ®­îc chän ë thÕ hÖ F1 t¹o thµnh c¸c quÇn thÓ ph©n ly ë thÕ hÖ F2 73 4.15. Sè c©y sèng sãt sau c¸c ®ît h¹n cña c¸c quÇn thÓ ph©n ly F2 trong ®iÒu kiÖn gieo c¹n vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 75 4.16a. §¸nh gi¸ c¸c quÇn thÓ ph©n ly F2 vÒ ®é cuèn vµo cña l¸ giai ®o¹n ®Î nh¸nh trong ®iÒu kiÖn gieo c¹n vô xu©n 2009 (h¹n 10 ngµy) 77 4.16b. §¸nh gi¸ c¸c quÇn thÓ ph©n ly F2 vÒ ®é cuèn vµo cña l¸ giai ®o¹n lµm ®ßng trong ®iÒu kiÖn gieo c¹n vô xu©n 2009 (h¹n 8 ngµy) 79 4.16c. §¸nh gi¸ c¸c quÇn thÓ ph©n ly F2 vÒ ®é tho¸t cæ b«ng giai ®o¹n trç - chÝn trong ®iÒu kiÖn gieo c¹n vô xu©n 2009 (h¹n 14 ngµy) 81 4.17a. Sù ph©n bè tÝnh tr¹ng chiÒu dµi b«ng ë F2 cña c¸c tæ hîp lai trong ®iÒu kiÖn ®ñ n­íc vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 82 4.17b. Sù ph©n bè tÝnh tr¹ng chiÒu dµi b«ng ë F2 cña c¸c tæ hîp lai trong ®iÒu kiÖn gieo c¹n vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 83 4.18. Sù ph©n bè chiÒu cao c©y cuèi cïng ë F2 cña c¸c tæ hîp lai vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 85 4.19. Sù ph©n bè thêi gian sinh tr­ëng ë F2 cña c¸c tæ hîp lai vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 88 4.20. Sù ph©n bè vÒ n¨ng suÊt c¸ thÓ thùc thu ë F2 cña c¸c tæ hîp lai vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 90 4.21. Sè l­îng c¸ thÓ ®­îc chän läc cho thÕ hÖ F3 tõ c¸c quÇn thÓ ph©n ly F2 vô xu©n 2009 t¹i Gia Léc, H¶i D­¬ng 94 DANH MỤC HÌNH STT  Tên hình  Trang   4.1. Động thái tăng trưởng chiều cao cây và chiều cao cây của các tổ hợp, giống lúa thí nghiệm trong vụ mùa 2008 tại Gia Lộc, Hải Dương 57 4.2. Động thái đẻ nhánh của các tổ hợp, giống lúa thí nghiệm trong vụ mùa 2008 tại Gia Lộc, Hải Dương 60 4.3. Năng suất của các tổ hợp, giống lúa thí nghiệm vụ mùa 2008 tại Gia Lộc, Hải Dương 69 4.4. Sự phân bố chiều cao cây cuối cùng ở F2 của các tổ hợp lai trong điều kiện đủ nước vụ xuân 2009 86 4.5. Sự phân bố chiều cao cây cuối cùng ở F2 của các tổ hợp lai trong điều kiện gieo cạn vụ xuân 2009 86 4.6. Sự phân bố về năng suất cá thể thực thu ở F2 của các tổ hợp lai trong điều kiện đủ nước vụ xuân 2009 91 4.7. Sự phân bố về năng suất cá thể thực thu ở F2 của các tổ hợp lai trong điều kiện gieo cạn vụ xuân 2009 91 1. MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Việc đối phó với những trận hạn hán thường xuyên, đã trở thành một phần trong cuộc sống của hàng triệu người dân nghèo ở các vùng nông thôn châu Á. Năm 2004, một trận hạn hán khắc nghiệt tại nhiều nơi thuộc châu Á đã không chỉ dẫn đến  những thiệt hại về nông nghiệp trị giá đến hàng trăm triệu đôla, mà còn đẩy hàng triệu người lâm vào cảnh đói nghèo. Mặc dù năng suất lúa ở những vùng có tưới đã tăng gấp 2 đến 3 lần so với 30 năm trước đây, nhưng ở vùng canh tác nhờ nước trời năng suất tăng lên ở mức rất nhỏ, bởi vì sử dụng giống lúa cải tiến ở những vùng này rất khó khăn do môi trường không đồng nhất và biến động, hơn nữa tạo giống chịu hạn thích nghi cho điều kiện khó khăn này còn rất hạn chế [22]. Hiện nay, nhu cầu lúa gạo cho con người ngày một tăng, theo dự báo của tổ chức FAO cho những năm 1990 - 2025 thì lúa gạo sản xuất phải tăng mỗi năm 21% là cần thiết để bảo hộ cho sự tăng dân số 1,7% mỗi năm. Nhưng trong 130 triệu ha đất trồng lúa hiện nay, có khoảng 20% diện tích đang canh tác trong điều kiện khô hạn hoặc phụ thuộc vào nước mưa tự nhiên. Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần đây. Khô hạn sẽ là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng đến an toàn lương thực của thế giới. Tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là vô tận, bên cạnh đó là áp lực dân số kèm theo sự phát triển đô thị, sự kiện ấy sẽ làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và cho phát triển công nghiệp. Do đó, sự khan hiếm nước phục vụ nông nghiệp là vấn đề đang được dự báo rất cấp thiết trên quy mô toàn cầu. Hạn hán được xem như là một trong những hậu quả nghiêm trọng do sự suy giảm của nguồn nước. Với tầm quan trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên trong đầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng trên toàn thế giới. Việt Nam là một nước đang phát triển, sản xuất nông nghiệp còn chiếm một tỷ trọng lớn trong nền kinh tế quốc dân. Đất đồi núi chiếm 3 phần tư diện tích lãnh thổ, ở những vùng đồi núi đất nông nghiệp chủ yếu là đất dốc, kém màu mỡ và chưa có hệ thống tưới tiêu chủ động, canh tác lúa và cây lương thực khác chủ yếu nhờ nước trời. Do vậy cây trồng ở những vùng này cho năng suất thấp và bấp bênh. Hiện trạng cân đối lương thực trong cả nước và nhất là giữa miền xuôi và miền núi, sự đảm bảo ổn định lương thực cho vùng sâu, vùng xa, vùng trồng cây công nghiệp vẫn là vấn đề lớn giúp cho sự ổn định về kinh tế và canh tác định cư ở các vùng này. Vấn đề cải tiến giống và kỹ thuật canh tác đã và đang được đặt ra, việc sử dụng giống lúa có khả năng thích nghi và chống chịu cao là một biện pháp tiết kiệm chi phí hữu hiệu nhất. Chính vì vậy, để nâng cao và ổn định sản lượng lúa trong điều kiện khô hạn, nhằm làm giảm thiểu thiệt hại do hạn hán gây ra, việc xác định và chọn tạo ra các giống lúa cải tiến có khả năng chịu hạn đã trở thành một trong những vấn đề cấp thiết hiện nay. Mặt khác, tạo ra những giống lúa mang gen chịu hạn cũng là việc làm cần thiết cho cả những vùng trồng lúa có đủ điều kiện thủy lợi bởi vì tình trạng thiếu nước có thể xảy ra ở hầu hết các vùng trồng lúa, theo thống kê có tới 90% diện tích trồng lúa trên thế giới chịu ảnh hưởng của khô hạn trong vài giai đoạn sinh trưởng. Bên cạnh đó, nhằm khắc phục một số hạn chế của các giống lúa cạn địa phương như thời gian sinh trưởng dài chỉ trồng được một vụ (mùa mưa), độ thuần không cao, chịu thâm canh kém và khả năng chịu hạn cũng khác nhau thì việc lai tạo và chọn lọc ra những giống lúa cải tiến mang gen chống chịu hạn, cho năng suất cao ổn định, thời gian sinh trưởng ngắn sẽ mang lại hiệu quả cao cho các vùng thường xuyên bị hạn và những vùng sản xuất lúa nước khác. Để tạo nguồn vật liệu ban đầu cho chương trình chọn tạo giống lúa chịu hạn chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: "Đánh giá khả năng chịu hạn của con lai giữa giống lúa cạn và giống lúa cải tiến". 1.2 Mục đích và yêu cầu 1.2.1 Mục đích Lai giữa giống lúa chịu hạn và giống cải tiến nhằm chọn được các dòng vật liệu có khả năng chịu hạn, năng suất cao và đặc điểm nông sinh học phù hợp cung cấp cho chương trình chọn tạo giống lúa cải tiến cho vùng khó khăn về nước tưới 1.2.2 Yêu cầu - Đánh giá các dòng bố mẹ đưa vào chương trình lai chọn tạo giống lúa chịu hạn - Đánh giá khả năng chịu hạn của con lai thế hệ F1 và F2 - Đánh giá đặc điểm nông, sinh học và chống chịu sâu bệnh của các dòng chịu hạn để xác định các dòng chịu hạn có đặc điểm tốt cung cấp cho chương trình chọn giống lúa chịu hạn cải tiến. 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Đề tài được thực hiện dựa trên cơ chế tái tổ hợp gen và hiện tượng phân ly các tính trạng khi lai hữu tính giữa các giống lúa bố mẹ có sự sai khác về nguồn gốc sinh thái địa lý và các yếu tố cấu thành năng suất cũng như khả năng chống chịu. Trong đó, các giống lúa cạn có khả năng chịu hạn tốt nhưng khả năng thâm canh và cho năng suất thấp. Các giống này được dùng làm mẹ để lai với giống lúa cải tiến Q5 và Khang dân 18 có khả năng thâm canh và cho năng suất cao nhưng khả năng chịu hạn kém. Việc lai tạo này nhằm tạo ra các biến dị tái tổ hợp mới làm nguồn vật liệu để phục vụ công tác chọn lọc các dòng có khả năng chịu hạn, năng suất cao và đặc điểm nông sinh học phù hợp cung cấp cho chương trình chọn tạo giống lúa cải tiến cho vùng khó khăn về nước tưới. 2. TỔNG QUAN 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài Trong công tác chọn tạo giống cây trồng và vật nuôi nói chung cũng như chọn tạo giống lúa nói riêng, mục tiêu của nhà tạo giống là khai thác tính đa dạng di truyền hay những biến dị có lợi của nguồn gen hiện có (R.W.Allard, 1960) [47]. Tính đa dạng di truyền của sinh vật vốn có trong thiên nhiên hoặc được tạo mới bằng các phương pháp nhân tạo. Ở cây lúa là một tập hợp nguồn gen quý tương ứng với nhiều hệ sinh thái lúa khác nhau và hình thành hệ sinh thái lúa cạn, lúa nước sâu, lúa nổi, lúa mặn,... Dựa vào đặc điểm tính biến dị và di truyền này mà con người không ngừng thành công trong công tác lai tạo và chọn lọc giống cây trồng, nhiều kiểu gen mới cho năng suất cao, chống chịu tốt và phẩm chất tốt được chọn tạo, nổi bật là công tác lai tạo phối kết hợp gen về tính chống chịu hạn đã thành công trong việc tạo ra nhiều giống lúa chống chịu hạn tốt và cho năng suất cao. Để nghiên cứu vấn đề này những khái niệm sau đây cần được quan tâm: 2.1.1 Khái niệm về lúa cạn và lúa chịu hạn Hiện nay có nhiều định nghĩa của các nhà khoa học về cây lúa cạn, lúa chịu hạn. Chang T.T. và Bardenas (1865) [53] hay Surajit K. De Datta (1975) [63] đều cho rằng: "Lúa cạn là loại lúa được gieo hạt trên các loại đất khô, có thể là đất dốc hoặc đất bằng nhưng đều không có bờ, nó sống phụ thuộc hoàn toàn vào độ ẩm do nước mưa cung cấp (nhờ nước trời)", trích dẫn qua [9]. Huke. R.E (1982) [62] dùng thuật ngữ "lúa khô" (dryland rice) thay cho "lúa cạn" (upland rice) và định nghĩa lúa cạn được trồng ở những thửa ruộng được chuẩn bị đất và gieo hạt dưới điều kiện khô, cây lúa sống hoàn toàn nhờ nước trời. Theo Garirity D.P (1984) [57], lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc không có bờ và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt. Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với nhưng vùng trồng lúa thường gặp hạn, mà xuất hiện những biến dị chịu hạn ngày càng cao. Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường khi ở ruộng nước. Theo Micenôrôđô tại Hội thảo "Lúa rẫy ở Cao Bằng, Việt Nam", từ 9 - 11/3/1994 và theo định nghĩa tại Hội thảo Bouake Bờ biển Ngà: "Lúa cạn là lúa được trồng trong điều kiện mưa tự nhiên, đất thoát nước, không có sự tích nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không có bờ", trích dẫn qua [37]. Theo tác giả Bùi Huy Đáp (1978), "Lúa cạn được hiểu là loại lúa gieo trồng trên đất cao, như là các loại hoa màu trồng cạn khác, không tích nước trong ruộng và hầu như không bao giờ được tưới thêm. Nước cho lúa chủ yếu do nước mưa cung cấp và được giữ lại trong đất", [5]. Nguyễn Gia Quốc (1994) [32] chia lúa cạn ra làm hai dạng: - Lúa cạn thực sự (lúa rẫy): là loại lúa thường được trồng trên các triền dốc của đồi núi không có bờ ngăn và luôn luôn không có nước trên bề mặt ruộng. Cây lúa hoàn toàn sử dụng lượng nước mưa ngấm vào đất để sinh trưởng và phát triển. - Lúa cạn không hoàn toàn (lúa nước trời): là loại lúa trồng trên triền thấp, không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây lúa sống hoàn toàn bằng nước mưa tại chỗ, nước mưa có thể dự trữ trên bề mặt ruộng để cung cấp cho cây lúa. 2.1.2 Khái niệm về hạn và phân loại hạn 2.1.2.1 Khái niệm về hạn Bất cứ một loại cây trồng nào cũng cần phải có nước để duy trì sự sống, mức độ cần nhiều hay ít nước tuỳ thuộc vào từng loại cây trồng và từng giai đoạn sinh trưởng phát triển của chúng. Hạn đối với thực vật là khái niệm dùng để chỉ sự thiếu nước của thực vật do môi trường gây nên trong suốt cả quá trình hoặc trong từng giai đoạn làm ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển. Mức độ tổn thương của cây trồng do khô hạn gây ra có nhiều mức khác nhau: chết, chậm phát triển hoặc phát triển tương đối bình thường. Những cây trồng có khả năng duy trì sự phát triển và cho năng suất tương đối ổn định trong điều kiện khô hạn được gọi là cây chịu hạn và khả năng của thực vật có thể giảm thiểu mức độ tổn thương do thiếu hụt nước gây ra gọi là tính chịu hạn, [31]. Tuy nhiên khó có thể xác định được thế nào là một trạng thái hạn đặc trưng vì mức độ khô hạn do môi trường gây nên khác nhau theo từng mùa, từng năm, từng vùng địa lý và không thể dự đoán trước được. Theo Dere C.Hsiao (1980) [61], khi thực vật được nghiên cứu trong mối liên quan hữu cơ với môi trường xung quanh gồm đất và khí quyển và được mô tả dưới dạng một bể nước về sự cân bằng nước: "Hạn là sự mất cân bằng nước của thực vật thể hiện trong sự liên quan hữu cơ giữa đất - thực vật - khí quyển". Theo Robert và cộng sự (1991), trích dẫn qua [31], hạn được xem là nhân tố gây thiệt hại lớn nhất đối với năng suất lúa. Nguyễn Đức Ngữ (2002) [30] đã định nghĩa: “Hạn hán là hiện tượng lượng mưa thiếu hụt nghiêm trọng, kéo dài, làm giảm hàm lượng ẩm trong không khí và hàm lượng nước trong đất, làm suy kiệt dòng chảy sông suối, hạ thấp mực nước ao hồ, mực nước trong các tầng chứa nước dưới đất, gây ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng và phát dục của cây trồng, làm mùa màng thất bát, môi trường suy thoái, gây ra đói nghèo và dịch bệnh”. 2.1.2.2 Phân loại hạn Chang và cộng sự, 1979 trích dẫn qua [22] những kiểu hạn chính được nhận thấy ở đất thấp canh tác nhờ nước trời là: + Hạn xảy ra thời gian đầu trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng + Hạn giữa vụ không liên tục xảy ra ở giai đoạn giữa đẻ nhánh đến kết hạt + Hạn muộn xảy ra trong thời kỳ trỗ đến chắc hạt Theo một nhóm chuyên gia của WMO (Tổ chức Khí tượng thế giới) phân định 4 loại hạn là hạn khí tượng, hạn nông nghiệp, hạn thuỷ văn và hạn kinh tế xã hội [30]. Theo Nguyễn Văn Hiển (2000) [11] và một số tác giả khác thì có 3 loại hạn cần quan tâm trong sản xuất nông nghiệp: - Hạn đất: đặc trưng là xảy ra từ từ, khi đó lư