Tuyển chọn giống lúa kháng rầy lưng trắng và xác định biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp ở Thừa Thiên Huế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRẦN THỊ HOÀNG ĐÔNG TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY LƯNG TRẮNG VÀ XÁC ĐỊNH BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC PHÙ HỢP Ở THỪA THIÊN HUẾ CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ SỐ: 62 62 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1: PGS.TS. TRẦN ĐĂNG HÒA 2: TS. NGUYỄN ĐÌNH THI HUẾ - 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án tiến sĩ “Tuyển chọn giống lúa kháng rầy lưng trắng và xác định các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp ở Thừa Thiên Huế” là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và là kết quả quá trình làm việc nghiêm túc của bản thân. Kết quả này chưa từng được công bố trên các tài liệu khoa học trong nước và quốc tế. Các tài liệu tham khảo và kế thừa trong luận án đều được trích dẫn và chú thích đầy đủ. Nếu có gì sai sót tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận án PGS.TS. Trần Đăng Hòa TS. Nguyễn Đình Thi Trần Thị Hoàng Đông ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ về tinh thần và vật chất từ các cá nhân, tập thể, cơ quan, đơn vị. Nhân đây, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành về những sự giúp đỡ quý giá đó. Đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng tri ân sâu sắc tới Thầy giáo, PGS.TS. Trần Đăng Hòa; Thầy giáo, TS. Nguyễn Đình Thi, khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế, là những người hướng dẫn khoa học. Thầy đã định hướng cho tôi thực hiện nghiên cứu này, tư vấn thấu đáo và tận tâm giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu và hoàn thành luận án này. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc và Ban Đào tạo sau Đại học, Đại học Huế; Ban Giám hiệu và Phòng Đào tạo Sau Đại học, trường Đại học Nông Lâm; Tập thể cán bộ, giáo viên Bộ môn Bảo vệ thực vật, khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm; Các anh (chị) là học viên cao học khóa 18, 19, các em sinh viên chuyên ngành Bảo vệ thực vật và Khoa học Cây trồng khóa 44, 45, 46; Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI), Viện Bảo vệ thực vật; Công ty Nông nghiệp Quảng Bình, Công ty giống Cây trồng Quảng Nam, Công ty giống Cây trồng - Vật nuôi Quảng Ngãi; Công ty giống Cây trồng - Vật nuôi Thừa Thiên Huế; Trại nghiên cứu giống Nông - Lâm nghiệp Nam Phước, Quảng Nam; Hợp tác xã Nông nghiệp Hương An, phường Hương An và Hợp tác xã Nông nghiệp Đông Xuân, phường Hương Xuân, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện và hoàn thành luận án này. Có được sự trưởng thành ngày hôm nay, tôi xin khắc ghi công ơn sinh thành, giáo dưỡng và tình yêu thương của cha mẹ dành cho tôi; cảm ơn sự ủng hộ, động viên, thương yêu, chăm sóc và đồng hành của gia đình nhà chồng cũng như các anh, chị, những người thân đã luôn ở bên tôi, là chỗ dựa tinh thần vững chắc để tôi yên tâm học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Thừa Thiên Huế, tháng 5 năm 2017 Tác giả luận án Trần Thị Hoàng Đông iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT .................................................. vi DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................... x MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ....................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................... 2 1.2.1. Mục tiêu chung .................................................................................................. 2 1.2.2. Mục tiêu cụ thể .................................................................................................. 2 1.3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ................. 3 1.3.1. Ýnghĩa khoa học ............................................................................................... 3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ............................................................................................... 3 1.4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ........................................................... 3 1.4.1. Phạm vi về không gian: Đề tài được thực hiện tại tỉnh Thừa Thiên Huế; ........ 3 1.4.2. Phạm vi về thời gian: Đề tài được thực hiện từ năm 2013 - 2016; ................... 3 1.4.3. Phạm vi về nội dung .......................................................................................... 3 1.5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN .................................................... 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................... 5 1.1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU......................................... 5 1.1.1. Nghiên cứu giống lúa thích ứng với biến đổi khí hậu ....................................... 5 1.1.2. Phân loại, phân bố và kí chủ của rầy lưng trắng ............................................... 7 1.1.3. Triệu chứng gây hại và tác hại của rầy lưng trắng ............................................ 7 1.1.4. Cơ chế kháng rầy của giống lúa ........................................................................ 8 1.1.5. Nguyên nhân bùng phát của rầy lưng trắng hại lúa trên đồng ruộng ................ 9 1.1.6. Những biện pháp hạn chế sự gây hại của rầy lưng trắng trên đồng ruộng ..... 13 iv 1.1.7. Nghiên cứu về giảm lượng giống và phân bón cho lúa .................................. 14 1.2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ........................................ 17 1.2.1. Sự gây hại của rầy lưng trắng trên thế giới ..................................................... 17 1.2.2. Sự gây hại của rầy lưng trắng ở Việt Nam ...................................................... 18 1.2.3. Sản xuất lúa ở Thừa Thiên Huế và tình hình gây hại của rầy lưng trắng ....... 20 1.3. NHỮNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI ......................... 27 1.3.1. Nghiên cứu về rầy lưng trắng hại lúa trên thế giới và Việt Nam .................... 27 1.3.2. Nghiên cứu và sử dụng giống lúa kháng rầy lưng trắng trên thế giới và ở Việt Nam ........................................................................................................................... 33 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 35 2.1. VẬT LIỆU, ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ....................................................... 35 2.1.1. Giống lúa ......................................................................................................... 35 2.1.2. Quần thể rầy lưng trắng ................................................................................... 37 2.1.3. Phân bón .......................................................................................................... 37 2.1.4. Đất thí nghiệm ................................................................................................. 37 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .............................................................................. 39 2.2.1. Tuyển chọn giống lúa kháng rầy lưng trắng ở Thừa Thiên Huế ..................... 39 2.2.2. Nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật canh tác giống lúa kháng rầy lưng trắng theo hướng quản lý cây trồng tổng hợp .................................................................... 39 2.2.3. Xây dựng mô hình sản xuất lúa kháng rầy lưng trắng theo hướng quản lý cây trồng tổng hợp tại Thừa Thiên Huế ........................................................................... 40 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................................... 40 2.3.1. Phương pháp thu thập và nhân nuôi quần thể rầy lưng trắng ......................... 40 2.3.2. Phương pháp bố trí và theo dõi thí nghiệm ..................................................... 40 2.3.3. Phương pháp theo dõi, đánh giá các chỉ tiêu .................................................... 46 2.3.4. Phương pháp xử lý và phân tích số liệu .......................................................... 50 2.4. ĐIỀU KIỆN NGHIÊN CỨU .............................................................................. 50 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .................................. 51 3.1. TUYỂN CHỌN GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY LƯNG TRẮNG Ở THỪA THIÊN HUẾ ........................................................................................................................... 51 v 3.1.1. Thanh lọc tính kháng rầy lưng trắng của tập đoàn giống lúa nghiên cứu trong phòng thí nghiệm ....................................................................................................... 51 3.1.2. Khả năng chống chịu rầy lưng trắng của các giống lúa trong điều kiện lây nhiễm nhân tạo ở nhà lưới .................................................................................................... 56 3.1.3. Khảo nghiệm cơ bản các giống lúa kháng rầy lưng trắng trên đồng ruộng ở Thừa Thiên Huế ........................................................................................................ 63 3.2. NGHIÊN CỨU CÁC BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY LƯNG TRẮNG Ở THỪA THIÊN HUẾ ......................................... 89 3.2.1. Nghiên cứu xác định lượng giống gieo thích hợp đối với giống lúa HP10 và ĐT34.......................................................................................................................... 89 3.2.2. Nghiên cứu xác định tổ hợp phân bón hiệu quả đối với các giống lúa HP10 và ĐT34........................................................................................................................ 101 3.3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH SẢN XUẤT GIỐNG LÚA KHÁNG RẦY LƯNG TRẮNG TẠI THỪA THIÊN HUẾ ......................................................................... 118 3.3.1. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển và năng suất của các giống lúa trong mô hình .......................................................................................................................... 119 3.3.2. Sâu bệnh hại và tình hình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên các giống lúa trong mô hình .................................................................................................................... 120 3.3.3. Hiệu quả kinh tế của các giống lúa trong mô hình ........................................... 123 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ..................................................................................... 126 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 126 ĐỀ NGHỊ................................................................................................................. 127 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN .................. 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 129 PHỤ LỤC ................................................................................................................ 138 vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AWD: Alternative Wetting and Drying/Ướt - khô xen kẽ BILs: Backcross-inbred lines/Dòng bố mẹ lai hồi quy Biotype: Dòng sinh học BMAT: Bắt mồi ăn thịt BNN&PTNT: Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn Bt: Bào tử BVTV: Bảo vệ thực vật CLN: Cuốn lá nhỏ CPNX: Chế phẩm Nấm xanh Cv: Co-efficient of variation/ Độ biến động D/R: Dài/Rộng Đ/c: Đối chứng ĐBSLC: Đồng bằng sông Cửu Long EC: Emulsifiable Concentrate/ Dạng huyền phù EM: Egg Mortality/ Tỷ lệ trứng chết FAO: Food and Agriculture Organization of the United Nations/ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc Ha: hecta HCVS: Hữu cơ vi sinh HT1: Hương Thơm số 1 ICM: Integrated Crop Management/ Quản lý cây trồng tổng hợp IPM: Integrated Pest Management/ Quản lý dịch hại tổng hợp IRRI: International Rice Research Institute/ Viện nghiên cứu lúa quốc tế KD18: Khang Dân 18 KHNN: Khoa học Nông nghiệp LNL: Lần nhắc lại LSD: Least Significant Difference/ Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa MĐK: Mức độ kháng NHH: Nhánh hữu hiệu NLN: Nông Lâm nghiệp NN&PTNT: Nông nghiệp và Phát triển nông thôn NPK: Đạm - Lân - Kali NS: Năng suất NSLN: Ngày sau lây nhiễm NSLT: Năng suất lý thuyết NSTT: Năng suất thực thu vii ns: Non-significant/ Không sai khác OECD: Organization for Economic Co-operation and Development/ Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế OM: Organic Matter/ Chất hưu cơ PCR: Polymerase Chain Reaction/ Kỹ thuật tái tạo đoạn ADN (Phản ứng khuếch đại gen) P1000 hạt: Khối lượng 1000 hạt QCVN: Quy chuẩn Việt Nam QĐ-BNN-KHCN: Quyết định - Bộ Nông nghiệp - Khoa học công nghệ. QTLs: Quantitative Trait Locus/ Vị trí tính trạng số lượng RCBD: Randomized Complete Block/ Thiết kế khối hoàn toàn ngẫu nhiên RCD: Randomized Complete Design / Thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên RDSBV: Rice Black Streaked Dwarf Virus/ virus luá lùn sọc đen RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphisms/ Đa hình chiều dài đoạn giới hạn Ri: Resistance Index/ Chỉ số kháng RILs: Recombinant Inbred Lines/ Dòng tái tổ hợp RLT: Rầy lưng trắng SE: Standard Error/ Sai số chuẩn SES: Standard Evaluation System/ Hệ thống đánh giá tiêu chuẩn SL: Solution Liquid/ Dạng dung dịch SRI: System of Rice Intensification/ Hệ thống canh tác lúa cải tiến TB: Trung bình TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TGST: Thời gian sinh trưởng TN: Thí nghiệm TN1: Taichung Native 1 TPHCM: Thành phố Hồ Chí Minh TT: Trung tâm UBND: Ủy ban nhân dân VCR: Value Cost Ratio/ Tỷ lệ chi phí - giá trị Wbph: White-backed Planthopper/ Rầy lưng trắng WG: Water Granule/ Dạng hạt thấm nước WL: Watery Lesions/ Tổn thương mất nước WP: Wettable Powder/ Dạng bột hòa nước viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Tỷ lệ (%) rầy nâu và rầy lưng trắng các lứa chính tại miền Bắc năm 2005 - 2007 .......................................................................................... 19 Bảng 1.2. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa ở Thừa Thiên Huế năm 2011 - 2015 21 Bảng 1.3. Tình hình sản xuất lúa tại thị xã Hương Trà từ năm 2013 - 2015 ........ 22 Bảng 1.4. Cơ cấu giống lúa ở tỉnh Thừa Thiên Huế năm 2013 - 2015 ................. 23 Bảng 1.5. Lượng phân bón (kg/ha) cho các giống lúa ở Thừa Thiên Huế ........... 24 Bảng 1.6. Quy trình bón phân cho các giống lúa ở Thừa Thiên Huế ................... 24 Bảng 1.7. Tình hình rầy hại lúa ở Thừa Thiên Huế từ năm 2012 - 2015 .............. 26 Bảng 1.8. Tình hình rầy hại lúa tại thị xã Hương Trà từ năm 2012 - 2015 .......... 26 Bảng 2.1. Danh sách các giống lúa sử dụng trong nghiên cứu đề tài ................... 35 Bảng 2.2. Một số chỉ tiêu hóa tính đất ở vùng nghiên cứu ................................... 39 Bảng 2.3. Phân cấp hại của cây mạ và mức độ kháng rầy của giống lúa ............. 42 Bảng 2.4. Các tổ hợp phân bón trong thí nghiệm ................................................. 44 Bảng 2.5. Quy trình bón phân trong ruộng thí nghiệm phân bón ......................... 45 Bảng 3.1. Cấp hại và mức độ kháng của các giống lúa đối với quần thể rầy lưng trắng ở Thừa Thiên Huế theo phương pháp ống nghiệm ..................... 51 Bảng 3.2. Cấp hại và mức độ kháng của các giống lúa đối với quần thể rầy lưng trắng ở Thừa Thiên Huế theo phương pháp hộp mạ ............................ 53 Bảng 3.3. Mật độ rầy lưng trắng trên các giống lúa sau lây nhiễm ở nhà lưới ..... 57 Bảng 3.4. Một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển và hình thái của các giống lúa trong điều kiện lây nhiễm rầy lưng trắng ở nhà lưới ............................ 59 Bảng 3.5. Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa trong điều kiện lây nhiễm rầy lưng trắng ở nhà lưới ........................................................... 61 Bảng 3.6. Một số đặc điểm sinh trưởng và hình thái của các giống lúa ở các điểm nghiên cứu ............................................................................................ 65 Bảng 3.7. Khả năng đẻ nhánh của các giống lúa ở các điểm nghiên cứu ............. 68 Bảng 3.8. Một số đặc điểm nông học của các giống lúa ở các điểm nghiên cứu . 71 Bảng 3.9. Mật độ rầy lưng trắng trên các giống lúa ở các điểm nghiên cứu ......... 74 Bảng 3.10. Mức độ nhiễm sâu, bệnh hại chính trên các giống lúa ở các điểm nghiên cứu ............................................................................................ 77 Bảng 3.11a. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa ở Hương Xuân ...................................................................................................... 79 ix Bảng 3.11b. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa ở Hương An ............................................................................................. 84 Bảng 3.12. Một số chỉ tiêu chất lượng của các giống lúa nghiên cứu .................... 86 Bảng 3.13. Một số đặc điểm sinh trưởng, phát triển và hình thái của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các lượng giống gieo khác nhau .............................. 90 Bảng 3.14. Một số đặc điểm nông học của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các lượng giống gieo khác nhau ............................................................................ 93 Bảng 3.15. Mật độ rầy lưng trắng trên giống lúa HP10 và ĐT34 ở các lượng giống gieo khác nhau ....................................................................................... 94 Bảng 3.16. Mức độ gây hại của sâu bệnh chính trên giống lúa HP10 và ĐT34 ở lượng giống gieo khác nhau ................................................................. 96 Bảng 3.17. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các lượng giống gieo khác nhau ............................................. 97 Bảng 3.18. Hiệu quả kinh tế của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các lượng giống gieo khác nhau ............................................................................................ 101 Bảng 3.19. Một số đặc điểm sinh trưởng phát triển và hình thái của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các tổ hợp phân bón khác nhau .............................. 102 Bảng 3.20. Một số đặc điểm nông học của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các tổ hợp phân bón khác nhau ............................................................................ 104 Bảng 3.21. Mật độ rầy lưng trắng trên giống lúa HP10 và ĐT34 ở các tổ hợp phân bón khác nhau ..................................................................................... 105 Bảng 3.22. Mức độ gây hại của sâu bệnh chính trên giống lúa HP10 và ĐT34 ở các tổ hợp phân bón khác nhau ................................................................. 107 Bảng 3.23. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các tổ hợp phân bón khác nhau ............................................. 109 Bảng 3.24. Hiệu quả kinh tế của giống lúa HP10 và ĐT34 ở các tổ hợp phân bón khác nhau ............................................................................................ 112 Bảng 3.25. Một số chỉ tiêu hóa tính đất trước và sau thí nghiệm phân bón trên giống lúa HP10 và ĐT34 .................................................................... 114 Bảng 3.26. Một số đặc điểm sinh trưởng phát triển và năng suất của các giống lúa trong mô hình .......................................................................