Luận văn Nghiên cứu một số đặc tính nông sinh học của một số giống lúa lai tại tỉnh Đăk Nông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN TRẦN VŨ QUANG HƯNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA LAI TẠI TỈNH ĐĂK NÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Buôn Ma Thuột, năm 2009 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY NGUYÊN TRẦN VŨ QUANG HƯNG NGHIÊN CỨU MỘT SỐ ĐẶC TÍNH NÔNG SINH HỌC CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA LAI TẠI TỈNH ĐĂK NÔNG Chuyên ngành: Trồng trọt Mã số : 60.62.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN VĂN THỦY Buôn Ma Thuột, năm 2009 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Họ tên tác giả Trần Vũ Quang Hưng iii LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sĩ Nông nghiệp “ Nghiên cứu một số đặc tính nông sinh học của một số giống lúa lai tại tỉnh Đăk Nông” được hoàn thành nhờ có sự quan tâm giúp đỡ của quý thầy cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và gia đình. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và kính trọng đến: Tiến sĩ Trần Văn Thủy, trưởng Khoa Nông Lâm nghiệp – Trường Đại học Tây Nguyên, người đã trực tiếp tận tình giảng dạy, hướng dẫn khoa học cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tiến sĩ Phan Văn Tân, Phó giáo sư tiến sĩ Nguyễn Anh Dũng và quý thầy cô giáo, cán bộ Khoa Nông Lâm nghiệp; Phòng Đào tạo sau đại học - Đại học Tây Nguyên. Quý cấp lãnh đạo, các đồng nghiệp ở cơ quan Sở Nông nghiệp & Phát triển nông thôn tỉnh Đăk Nông, bạn bè, gia đình và người thân đã luôn luôn động viên khích lệ, tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình công tác, học tập, nghiên cứu để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn ! Buôn Ma Thuột, ngày......tháng 8 năm 2009 Tác giả luận văn Trần Vũ Quang Hưng iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................ ... ii LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... .. iii MỤC LỤC ........................................................................................................... .. iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT ........................................................................... viii DANH MỤC BẢNG ........................................................................................... .. ix DANH MỤC HÌNH ............................................................................................. ... x MỞ ĐẦU ............................................................................................................. ... 1 1 Đặt vấn đề ............................................................................................. ... 1 2 Mục tiêu của đề tài ............................................................................... ... 2 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................. ... 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ............................ ... 3 1.1 Những nghiên cứu về nguồn gốc và phân loại cây lúa ......................... ... 3 1.1.1 Nguồn gốc cây lúa ................................................................................ ... 3 1.1.1.1 Nơi xuất phát lúa trồng ......................................................................... ... 3 1.1.1.2 Tổ tiên lúa trồng .................................................................................... ... 4 1.1.2 Phân loại cây lúa ................................................................................... ... 4 1.1.2.1 Theo đặc tính thực vật học .................................................................... ... 4 1.1.2.2 Theo sinh thái học địa lý ....................................................................... ... 4 1.1.2.3 Theo điều kiện môi trường canh tác ..................................................... ... 5 1.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất lúa gạo trên thế giới và trong nước .... ... 5 1.2.1 Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới ............................................... ... 5 1.2.2 Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam ................................................ ... 6 1.2.3 Tình hình sản xuất lúa gạo ở tỉnh Đăk Nông ........................................ ... 8 1.2.4 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai trên thế giới ......................... ... 9 1.2.5 Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa lai ở Việt Nam .......................... . 10 v 1.3 Một số biểu hiện ưu thế lai về các đặc tính nông học ở lúa lai F1 so với lúa thuần ............................................................................................... . 13 1.3.1 Ưu thế về khả năng hấp thụ nước khi ngâm ủ hạt giống ...................... . 13 1.3.2 Ưu thế lai về bộ rễ ................................................................................ . 13 1.3.3 Ưu thế lai về khả năng đẻ nhánh của lúa lai ........................................ . 14 1.3.4 Ưu thế lai về một số đặc tính sinh lý .................................................... . 15 1.3.5 Ưu thế lai về khả năng chống chịu ....................................................... . 15 1.3.6 Ưu thế lai về năng suất hạt ................................................................... . 16 1.4 Hiện tượng bất dục đực và các phương pháp khai thác ưu thế lai ở cây lúa.. 16 1.4.1 Hiện tượng bất dục đực ở cây lúa ........................................................ . 16 1.4.2 Phương pháp tạo giống lúa lai “ ba dòng” ........................................... . 17 1.4.2.1. Khái niệm và đặc điểm ......................................................................... . 17 1.4.2.2. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp “ ba dòng”............................... . 17 1.4.3. Phương pháp lai “ hai dòng ’’ .............................................................. . 18 1.4.3.1. Bất dục đực di truyền nhân cảm ứng với môi trường (Environmental Sensitive Genic Male Sterile- EGMS) ................................................. . 18 1.4.3.2 Ưu điểm và hạn chế lai của phương pháp lai hai dòng ........................ . 19 1.5. Những nghiên cứu về một số đặc điểm nông sinh học của cây lúa ..... . 19 1.5.1 Thời gian sinh trưởng ........................................................................... . 19 1.5.2 Bộ lá lúa và khả năng quang hợp ......................................................... . 20 1.5.3 Thân lúa và khả năng đẻ nhánh ........................................................... . 21 1.5.4 Những nghiên cứu về dinh dưỡng và kỹ thuật bón phân cho lúa ........ . 22 1.5.5 Cấu trúc dạng cây và mô hình cây lúa năng suất cao .......................... . 24 1.5.6 Nghiên cứu về ảnh hưởng của các yếu tố thời tiết đến sinh trưởng cây lúa... 24 1.5.6.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ ....................................................................... . 24 1.5.6.2 Ảnh hưởng của ánh sáng ...................................................................... . 25 1.5.6.3 Ảnh hưởng của nước tới cây lúa .......................................................... . 25 vi 1.5.7 Mối quan hệ giữa năng suất và các yếu tố liên quan ........................... . 26 1.5.7.1 Chất khô tích luỹ và năng suất lúa ....................................................... . 26 1.5.7.2 Mối quan hệ giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa .... . 27 1.6 Các nghiên cứu về chất lượng gạo và yếu tố ảnh hưởng ..................... . 28 1.6.1 Chất lượng xay xát ............................................................................... . 28 1.6.2 Chất lượng thương mại ......................................................................... . 29 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . . 31 2.1. Đối tượng, thời gian và địa điểm thí nghiệm ....................................... . 31 2.1.1. Đối tượng thí nghiệm ........................................................................... . 31 2.1.2. Thời gian và địa điểm thí nghiệm ........................................................ . 31 2.2. Nội dung nghiên cứu ............................................................................ . 32 2.3. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... . 32 2.3.1. Bố trí thí nghiệm................................................................................... . 32 2.3.2. Điều kiện thí nghiệm ............................................................................ . 33 2.3.3. Các chỉ tiêu theo dõi và phương pháp thực hiện .................................. . 33 2.3.4. Xử lý số liệu: ........................................................................................ . 37 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ...................................................... . 38 3.1. Điều kiện khí hậu và thời tiết tại khu vực nghiên cứu ......................... . 38 3.2 Kết quả nghiên cứu một số đặc tính nông sinh học của các giống lúa lai . . 40 3.2.1 Thời gian sinh trưởng ........................................................................... . 40 3.2.2 Đặc điểm cây mạ khi cấy ..................................................................... . 43 3.2.3 Chiều cao cây ....................................................................................... . 45 3.2.4 Khả năng đẻ nhánh ............................................................................... . 50 3.2.5 Chỉ số diện tích lá cúa các giống lúa ở các thời kỳ sinh trưởng .......... . 55 3.2.6 Khối lượng chất khô tích luỹ của các giống lúa thí nghiệm ................ . 56 3.2.7. Hàm lượng Chlorophyll trong lá của các giống lúa thí nghiệm ........... . 58 3.2.8 Một số đặc điểm nông học của các giống lúa thí nghiệm .................... . 60 vii 3.2.9 Tình hình sâu bệnh hại ......................................................................... . 62 3.2.10 Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các giống lúa ... . 65 3.3 Chất lượng gạo ..................................................................................... . 69 3.3.1 Chất lượng xay xát của các giống lúa thí nghiệm ................................ . 69 3.3.2 Chất lượng thương mại của các giống lúa thí nghiệm ......................... . 71 3.4 Mối liên hệ giữa năng suất và các yếu tố liên quan ............................. . 73 3.4.1 Tương quan giữa chỉ số diện tích lá và năng suất thực thu ................. . 73 3.4.2 Tương quan giữa khối lượng chất khô và năng suất thực thu .............. . 74 3.4.3 Tương quan giữa hàm lượng diệp lục với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu ............................................................................ . 75 3.4.4 Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu . . 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. . 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO viii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT đ/c Đối chứng IRRI International rice research institute (Viện nghiên cứu lúa quốc tế) KL Khối lượng NXB Nhà xuất bản NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu TB Trung bình TL Tỷ lệ ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Diện tích và sản lượng lúa ở Việt Nam qua các năm ..................... ... 7 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa tỉnh Đăk Nông qua các năm ... ... 8 Bảng 1.3. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa lai ở Việt Nam từ 1991-2001 . . 11 Bảng 1.4. Lượng phân bón cho lúa.................................................................. . 23 Bảng 2.1. Danh sách các giống lúa lai đưa vào thí nghiệm ............................ . 31 Bảng 3.1. Các yếu tố khí tượng tại khu vực nghiên cứu năm 2008 và 2009 .. . 39 Bảng 3.2. Thời gian sinh trưởng của các giống lúa thí nghiệm ...................... . 41 Bảng 3.3. Một số đặc điểm cây mạ khi cấy của các giống lúa thí nghiệm... 44 Bảng 3.4. Động thái tăng trưởng chiều cao của các giống lúa thí nghiệm ...... . 46 Bảng 3.5. Tốc độ tăng trưởng chiều cao của các giống lúa thí nghiệm .......... . 49 Bảng 3.6. Động thái đẻ nhánh cúa các giống lúa thí nghiệm .......................... . 51 Bảng 3.7. Tốc độ đẻ nhánh cúa các giống lúa thí nghiệm ............................... . 54 Bảng 3.8. Chỉ số diện tích lá của các giống lúa thí nghiệm(số m2lá/1m2đất) . . 55 Bảng 3.9 Khối lượng chất khô tích lũy........................................................... . 57 Bảng 3.10. Hàm lượng Chlorophyll trong lá của các giống lúa thí nghiệm ..... . 59 Bảng 3.11. Một số đặc điểm nông học của các giống lúa thí nghiệm ............... . 61 Bảng 3.12. Tình hình sâu bệnh hại của các giống lúa thí nghiệm ..................... . 63 Bảng 3.13. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt của các giống lúa ... . 66 Bảng 3.14. So sánh NSTT của các giống lúa thí nghiệm với giống đối chứng.. 67 Bảng 3.15. Chất lượng xay xát của các giống lúa thí nghiệm ........................... . 70 Bảng 3.16. Chất lượng thương mại của các giống lúa thí nghiệm .................... . 72 x DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1. Động thái tăng trưởng chiều cao của các giống lúa thí nghiệm ở vụ Đông Xuân (A) và Hè Thu (B) ....................................................... . 47 Biểu đồ 3.2. Động thái đẻ nhánh của các giống lúa thí nghiệm ở vụ Đông Xuân (A) và Hè Thu (B) ........................................................................... . 52 Biểu đồ 3.3. Năng suất thực thu của các giống lúa thí nghiệm ........................... . 67 Biểu đồ 3.4. Tương quan giữa chỉ số diện tích lá và năng suất thực thu của các giống lúa thí nghiệm........................................................................ . 74 Biểu đồ 3.5. Tương quan giữa khối lượng chất khô và năng suất thực thu của các giống lúa thí nghiệm........................................................................ . 75 Biểu đồ 3.6. Tương quan giữa hàm lượng diệp lục với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của các giống lúa thí nghiệm .......................... . 76 Biểu đồ 3.7. Tương quan giữa các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của các giống lúa thí nghiệm .................................................... . 78 1 MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Lúa gạo là một loại lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn một nửa dân số thế giới. Hiện nay, dân số của thế giới là hơn 6 tỷ người, dự báo con số này sẽ đạt tới 8 tỷ vào năm 2030. Trong khi dân số tăng thì diện tích đất canh tác bị thu hẹp dần do đất được chuyển sang các mục đích sử dụng khác, gây áp lực lên sản xuất lương thực của thế giới ngày càng gia tăng. Cách duy nhất để con người giải quyết tốt vấn đề này là ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất để nâng cao năng suất các loại cây trồng. Về mặt lý thuyết, cây lúa có khả năng cho sản lượng cao hơn nếu điều kiện canh tác như hệ thống tưới tiêu, tính chất lý hóa của đất, biện pháp thâm canh và giống được cải thiện. Trong các yếu tố đó, giống đóng vai trò rất quan trọng. Thành công trong những nghiên cứu về lúa lai đã mở ra một triển vọng mới giúp thế giới có một cái nhìn lạc quan hơn về vấn đề lương thực trong tương lai [27]. Đăk Nông là một tỉnh nằm trên cao nguyên Nam Trung bộ, có điều kiện khí hậu, đất đai phù hợp cho sự sinh trưởng, phát triển của nhiều loại cây trồng nói chung và cây lúa nước nói riêng. Về tiềm năng phát triển, cây lúa là một cây trồng quan trọng - đáp ứng nhu cầu lương thực của địa phương và tiến tới sản xuất lúa gạo hàng hoá ở các vùng sản xuất lúa tập trung của các huyện trong tỉnh như: Krông Nô, Cư Jút, Đăk Mil, Đăk GLong và một số tiểu vùng khác. Hiện nay, các giống lúa gieo trồng ở tỉnh Đăk Nông gồm có một số giống lúa thuần như IR64, VND 95-20, OM 1490Những giống lúa thuần do được trồng trong thời gian khá dài, nên đang có hiện tượng thoái hóa giống làm cho năng suất giảm và sâu bệnh tăng. Giống lúa lai gieo trồng phổ biến trong tỉnh là lúa lai 3 dòng Nhị Ưu 838 được nhập từ Trung Quốc, tuy có năng suất cao nhưng chất lượng gạo không ngon, không chủ động về giống cũng như giá 2 thành hạt giống còn khá cao so với thu nhập của người nông dân ở tỉnh Đăk Nông. Nhân rộng diện tích lúa lai là một giải pháp hữu hiệu để nâng cao năng suất, sản lượng lúa; ổn định lương thực, tăng thu nhập cho người dân ở giai đoạn hiện nay và trong tương lai. Tuyển chọn một số giống lúa lai được chọn tạo trong nước có năng suất cao và chất lượng tốt, phù hợp với điều kiện tự nhiên và xã hội của tỉnh Đăk Nông là việc làm rất thiết thực, nên chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu một số đặc tính nông sinh học của một số giống lúa lai tại tỉnh Đăk Nông”. 2 Mục tiêu của đề tài - Đánh giá được đặc điểm hình thái, sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất và phẩm chất hạt của các giống lúa lai trong vụ Hè Thu năm 2008, Đông Xuân 2008-2009 tại tỉnh Đăk Nông. - Tìm ra được mối quan hệ giữa một số yếu tố nông sinh học và năng suất hạt của các giống lúa lai thí nghiệm tại tỉnh Đăk Nông. - Bước đầu xác định được một số giống lúa lai có năng suất cao, chất lượng tốt và phù hợp với điều kiện sản xuất lúa gạo tại tỉnh Đăk Nông. 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Nắm bắt và cung cấp thông tin về đặc điểm hình thái, sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu sâu bệnh, năng suất, phẩm chất hạt, mối quan hệ giữa một số yếu tố nông sinh học và năng suất hạt của các giống lúa lai gieo cấy trong vụ Hè Thu năm 2008, Đông Xuân 2008-2009 tại tỉnh Đăk Nông. - Góp phần tuyển chọn được một số giống lúa lai có năng suất cao, chất lượng tốt và khả năng thích ứng tốt với điều kiện sinh thái của vùng để bổ sung vào cơ cấu giống của tỉnh. 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Những nghiên cứu về nguồn gốc và phân loại cây lúa 1.1.1 Nguồn gốc cây lúa 1.1.1.1 Nơi xuất phát lúa trồng Cây lúa trồng hiện nay đã trải qua một lịch sử tiến hóa rất lâu dài và khá phức tạp, với nhiều thay đổi rất lớn về đặc điểm hình thái, nông học, sinh lý và sinh thái để thích nghi với điều kiện khác nhau của môi trường. Sự tiến hóa này bị ảnh hưởng rất lớn bởi hai quá trình chọn lọc: chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo. Makkey cho rằng vết tích cây lúa cổ xưa nhất được tìm thấy trên các di chỉ đào được ở vùng Penjab Ấn Độ, có lẽ của các bộ lạc sống ở vùng này cách đây khoảng 2000 năm. Theo Grist D.H cây lúa xuất phát từ Đông Nam Á, từ đó lan dần lên phía Bắc. Gutchtchin, Ghose, Erughin và nhiều tác giả khác thì cho rằng Đông Dương là cái nôi của lúa trồng. De Candolle, Rojevich lại quan niệm rằng Ấn Độ mới là nơi xuất phát chính của lúa trồng. Đinh Đĩnh (Trung Quốc) dựa vào lịch sử phát triển lúa hoang ở nước ta cho rằng lúa trồng xuất xứ ở Trung Quốc. Một số nhà nghiên cứu Việt Nam lại cho rằng nguồn gốc cây lúa là ở miền nam nước ta và Campuchia. Sampath và Rao (1951) cho rằng sự hiện diện của nhiều loại lúa hoang ở Ấn Độ và Đông Nam Á chứng tỏ rằng Ấn Độ, Miến Điện hay Đông Dương là nơi xuất xứ của lúa trồng, Sato (Nhật Bản) cũng cho rằng lúa có nguồn gốc ở Ấn Độ, Việt Nam và Miến Điện. Tuy có nhiều ý kiến chưa thống nhất về nguồn gốc cây lúa, nhưng căn cứ vào các tài liệu lịch sử, di tích khảo cổ, đặc điểm sinh thái học, của cây lúa trồng và sự hiện diện rộng rãi của các loài lúa hoang dại trong khu vực, lịch sử và đời sống các dân tộc Đông Nam Á lại gắn liền với lúa gạo đã minh chứng 4 với nguồn gốc của lúa trồng và nhiều người đồng ý rằng nguồn gốc cây lúa là ở vùng đầm lầy Đông Nam Á, rồi từ đó lan dần đi khắp nơi [20]. 1.1.1.2 Tổ tiên lúa trồng Hai loài lúa trồng hiện nay là Oryza sativa L. ở Châu Á và Oryza glaberrima Steud ở châu Phi, mà xuất xứ của nó còn có nhiều nghi vấn. Chang ( 1976) đã tổng kết nhiều tư liệu n