Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu phục tráng giống lúa mùa đặc sản Tài Nguyên ở Long An

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

148
lượt xem 26
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu phục tráng giống lúa mùa đặc sản Tài Nguyên ở Long An được thực hiện nhằm phục tráng đưa vào sản xuất giống tài nguyên thuần chủng, nâng cao năng suất trên 10%, chất lượng gạo đồng đều, ổn định, với hàm lượng Amylose trung bình, nhiệt độ hóa hồ thấp, mềm cơm và thích hợp với điều kiện canh tác của một số địa phương của tỉnh Long An.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu phục tráng giống lúa mùa đặc sản Tài Nguyên ở Long An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH Phan Thị Quỳnh Tâm NGHIÊN CỨU PHỤC TRÁNG GIỐNG LÚA MÙA ĐẶC SẢN TÀI NGUYÊN Ở LONG AN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Phan Thị Quỳnh Tâm NGHIÊN CỨU PHỤC TRÁNG GIỐNG LÚA MÙA ĐẶC SẢN TÀI NGUYÊN Ở LONG AN Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 60 42 01 14 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. ĐỖ KHẮC THỊNH Thành phố Hồ Chí Minh - 2013
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tôi. Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn chính xác, trung thực và tôi chưa từng công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2013 Phan Thị Quỳnh Tâm Học viên Cao học khóa 22 Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Trường Đại học Sư phạm Tp. Hồ Chí Minh 1
LỜI CẢM ƠN Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Đỗ Khắc Thịnh – người thầy đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cảm ơn cô KS. Nguyễn Thị Cúc – người đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian gieo trồng thí nghiệm và nghiên cứu đề tài. Xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu nhà trường, phòng Sau Đại học và các thầy, cô giáo của khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian khóa học. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám đốc, phòng Nghiên cứu Cây lương thực và phòng Nghiên cứu Di truyền Giống của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện luận văn này. Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và thầy cô Tổ Sinh – Kỹ thuật Nông nghiệp của trường THPT Nam Hà, Biên Hòa, Đồng Nai đã động viên và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa học. Chân thành cảm ơn gia đình anh chị Năm Khánh và bà con nông dân xã Thuận Thành, Cần Giuộc, Long An đã giúp đỡ và hợp tác trong quá trình thực hiện các thí nghiệm phục tráng trên đồng ruộng. Đặc biệt xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã ủng hộ, động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành bài luận văn này. Một lần nữa xin chân thành cảm ơn. 2
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ 1 LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. 2 MỤC LỤC .................................................................................................................... 3 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ......................................................................... 5 MỞ ĐẦU....................................................................................................................... 6 1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................................. 6 2. Mục tiêu của đề tài .......................................................................................................... 7 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................. 7 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu .................................................. 7 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................... 8 1.1. Giới thiệu chung về cây lúa ......................................................................................... 8 1.1.1. Nguồn gốc và phân bố cây lúa ................................................................................ 8 1.1.2. Giá trị sử dụng và giá trị kinh tế của cây lúa........................................................... 8 1.1.3. Đặc điểm thực vật học của cây lúa .......................................................................... 9 1.1.4. Thành phần chính của hạt thóc sau khi xay xát .................................................... 12 1.1.5. Một số chỉ tiêu sinh hóa của gạo ........................................................................... 13 1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới .................................................................. 14 1.3. Tình hình sản xuất lúa gạo tại Việt Nam ................................................................. 15 1.4. Tình hình phát triển, chọn lọc, nghiên cứu lúa mùa .............................................. 16 1.4.1. Chọn lọc giống lúa mùa đặc sản trên thế giới ....................................................... 16 1.4.2. Chọn lọc giống lúa đặc sản ở Việt Nam................................................................ 16 1.4.3. Sản xuất và chọn lọc giống lúa mùa ở ĐBSCL Việt Nam .................................... 18 1.5. Thoái hóa giống, nguyên nhân và biện pháp khắc phục ........................................ 20 1.5.1. Thoái hóa giống ..................................................................................................... 20 1.5.2. Nguyên nhân thoái hóa giống................................................................................ 20 1.5.3. Các biện pháp khắc phục ....................................................................................... 21 CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................ 22 2.1. Nội dung ...................................................................................................................... 22 2.2. Thời gian, địa điểm và điều kiện vùng nghiên cứu ................................................. 22 2.2.1. Thời gian nghiên cứu............................................................................................. 22 2.2.2. Địa điểm nghiên cứu ............................................................................................. 23 2.3. Phương tiện và phương pháp nghiên cứu ............................................................... 24 2.3.1. Vật liệu và phương tiện nghiên cứu ...................................................................... 25 3
2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 32 3.1. Kết quả điều tra thăm dò điều kiện nơi nghiên cứu ............................................... 32 3.1.1. Điều kiện địa hình và tài nguyên đất ..................................................................... 32 3.1.2. Điều kiện khí hậu .................................................................................................. 32 3.1.3. Khí tượng thủy văn vụ mùa 2012 - 2013 tại tỉnh Long An ................................... 33 3.2. Kết quả phục tráng vụ thứ 3 (thế hệ G2) ................................................................. 34 3.2.1. Đánh giá chọn lọc các dòng lúa Tài Nguyên vụ thứ 3 (thế hệ G2) ....................... 34 3.2.2. Kết quả sản phẩm của chọn lọc ............................................................................. 50 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................................... 52 1. Kết luận .......................................................................................................................... 52 2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 53 PHỤ LỤC ................................................................................................................... 56 4
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ CL Chọn lọc ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long CV Hệ số biến thiên (coefficient of variation) ĐC Đối chứng FAO Tổ chức Nông nghiệp - Lương thực Thế giới NNMN Nông nghiệp miền Nam NN & PTNT Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn NTCĐ Nàng Thơm Chợ Đào QT Quần thể TCN Tiêu chuẩn ngành TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam TGST Thời gian sinh trưởng UBND Ủy ban nhân dân 5
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Lúa gạo là một trong ba cây lương thực chủ yếu trên thế giới: lúa mì, lúa, ngô. Khoảng 40% dân số thế giới coi lúa gạo là nguồn lương thực chính, 25% sử dụng lúa gạo trong khẩu phần lương thực hàng ngày. Như vậy, lúa gạo có ảnh hưởng tới đời sống ít nhất 65% số dân thế giới [8]. Lúa là cây trồng cổ truyền của Việt Nam và là cây trồng quan trọng nhất hiện nay, vì diện tích gieo trồng lúa chiếm đến 61% diện tích trồng trọt cả nước và 80% nông dân Việt Nam là nông dân trồng lúa [3]. Riêng ở Long An diện tích trồng lúa năm 2011 đạt 480.814 ha [26]. Trước đây, người nông dân sản xuất lúa mùa là chủ yếu, nhưng vì lúa mùa có thời gian sinh trưởng dài và năng suất thấp, nhiễm nhiều sâu bệnh, hiệu quả kinh tế thấp, nên những vùng chủ động tưới tiêu được người ta chuyển sang trồng lúa cao sản, chỉ những vùng sản xuất nhờ nước trời, hoặc do nhu cầu thị trường gạo đặc sản thì lúa mùa vẫn còn được duy trì và phát triển. Lúa thuộc nhóm cây tự thụ phấn, tuy nhiên tỉ lệ thụ phấn chéo vẫn có thể xảy ra trong tự nhiên, đối với lúa trồng tỷ lệ giao phấn 2 - 5% tùy theo giống. Một giống lúa trồng trên ruộng qua nhiều vụ, không được chọn lọc dễ dẫn đến hiện tượng thoái hóa do tạp giao trong và ngoài quần thể. Giống lúa bị đột biến tự nhiên cũng là nguyên nhân tạo nên sự thoái hóa của giống. Bên cạnh đó giống lúa có thể thoái hóa do sử dụng hạt giống kém sức sống, cây lúa không thể hiện đúng bản chất di truyền. Hạt giống mang nguồn bệnh truyền sang thế hệ sau cũng là một nguyên nhân quan trọng thường hay gặp làm thoái hóa hạt giống. Sự lẫn tạp cơ giới trên đồng ruộng, trong quá trình gặt, tuốt, phơi lúa… cũng là nguyên nhân làm cho phẩm chất hạt giống xấu hơn, năng suất bị ảnh hưởng [4]. Do vậy công tác phục tráng giống lúa có ý nghĩa quan trọng góp phần đảm bảo chất lượng sản phẩm, gia tăng năng suất, giảm chi phí không cần thiết, đáp ứng đủ và kịp thời nhu cầu giống có chất lượng cao nhưng vẫn thích nghi với điều kiện đất đai của địa phương. Xuất phát từ lý do trên, nên đề tài “Nghiên cứu phục tráng giống lúa mùa đặc sản Tài Nguyên ở Long An” được thực hiện nhằm đảm bảo thương hiệu lúa Tài Nguyên, đồng thời giúp nông dân trồng lúa sản xuất một cách bền vững, góp phần nâng cao thu nhập và cải thiện cuộc sống. 6
2. Mục tiêu của đề tài Phục tráng đưa vào sản xuất giống Tài Nguyên thuần chủng, nâng cao năng suất trên 10%, chất lượng gạo đồng đều, ổn định, với hàm lượng amylose trung bình, nhiệt độ hóa hồ thấp, mềm cơm và thích hợp với điều kiện canh tác của một số địa phương của tỉnh Long An. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Phục tráng được thực hiện đối với giống lúa mùa đặc sản Tài Nguyên đang canh tác trên vùng đất Long An. Phục tráng được thực hiện trong 3 thế hệ G0, G1 và G2 (2010 - 2013). Đề tài này chỉ trực tiếp tham gia thực hiện thí nghiệm và xử lý số liệu trong thế hệ G2 (2012-2013). Vụ G0 và G1: trích dẫn tài liệu từ Viện Khoa học và Kỹ thuật NNMN. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu - Khôi phục lại những đặc điểm quý vốn có có của giống. - Sản xuất giống lúa Tài Nguyên phục tráng có ý nghĩa thiết thực nhằm đáp ứng nhu cầu của nông dân về giống lúa Tài Nguyên có năng suất và chất lượng cao nhưng vẫn phù hợp với điều kiện đất đai của địa phương. 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Giới thiệu chung về cây lúa 1.1.1. Nguồn gốc và phân bố cây lúa Lúa trồng là cây hằng niên có số nhiễm sắc thể 2n = 24. Lúa trồng hiện nay được sắp xếp trong hệ sinh giới như sau: Giới thực vật (Plantae), ngành hạt kín (Angiospermatophyta), lớp một lá mầm (Monocotyledons), phân lớp hành (Lillidae), bộ hòa thảo (Poales), họ lúa (Poaceae), họ phụ (Pryzoideae), chi lúa (Oryza), loài lúa trồng (Oryza sativa và Oryza glaberrima) [10]. Về nguồn gốc xuất xứ cây lúa, đã có nhiều tác giả đề cập tới nhưng cho đến nay vẫn chưa có dữ liệu chắc chắn và thống nhất. Có một điều là lịch sử cây lúa đã có từ lâu và gắn liền với lịch sử phát triển của người dân các nước Châu Á [6]. Cây lúa là một trong những cây có lịch sử trồng trọt lâu đời nhất. Căn cứ vào tài liệu khảo cổ ở Trung Quốc, Ấn Độ, Việt Nam… cây lúa đã có mặt từ 3000-2000 năm trước Công nguyên. Từ trung tâm khởi nguyên là Ấn Độ và Trung Quốc, cho đến nay cây lúa có mặt trên tất cả các châu lục, bao gồm các nước nhiệt đới, á nhiệt đới và một số nước ôn đới. Ở Bắc bán cầu cây lúa được trồng ở Đông Bắc Trung Quốc (530B) cho tới Nam bán cầu ở Châu Phi, Australia (350N) [8]. 1.1.2. Giá trị sử dụng và giá trị kinh tế của cây lúa Về phẩm chất, lúa gạo chứa đầy đủ các chất dinh dưỡng như các cây lương thực khác như tinh bột, prôtêin, lipit, các vitamin; đặc biệt là các vitamin nhóm B [8]. Sản phẩm chính của cây lúa là gạo làm lương thực. Từ gạo có thể nấu cơm, chế biến thành các loại món ăn khác như bánh đa nem, phở, bánh đa, bánh chưng, bún, rượu. Ngoài ra còn bánh rán, bánh tét, bánh giò và hàng chục loại thực phẩm khác từ gạo. Sản phẩm phụ của cây lúa như tấm, cám, trấu, rơm rạ… được dùng để sản xuất tinh bột, rượu cồn, thức ăn cho gia súc, chất đốt, ván ép… Trên thị trường thế giới, giá gạo xuất khẩu tính trên đơn vị trọng lượng cao hơn rất nhiều so với cá loại hạt ngũ cốc khác. Nói chung, giá gạo xuất khẩu cao hơn gạo lúa mì từ 2-3 lần và hơn bắp hạt từ 2-4 lần [6]. 8
1.1.3. Đặc điểm thực vật học của cây lúa 1.1.3.1 Thời kỳ nẩy mầm Đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc nẩy mầm. Mầm lúa phát triển từ phôi trong hạt. Bình thường hạt lúa được bảo quản trong kho nên không thể nẩy mầm vì hàm lượng nước trong hạt rất thấp (dưới 13% trọng lượng hạt). Nếu có điều kiện thuận lợi về độ ẩm, nhiệt độ, ôxy thì hạt có thể nẩy mầm. Khi hạt nẩy mầm, đầu tiên xuất hiện lá bao hình vảy, không có diệp lục, thứ đến là lá không hoàn toàn (chỉ có bẹ chưa có phiến lá) không có diệp lục. Cuối cùng mới xuất hiện các lá thật có đầy đủ bẹ lá, phiến lá, có diệp lục. Những lá đầu tiên thường ngắn nhỏ. Người ta tính số từ lá thật thứ nhất trở đi. Đồng thời với quá trình nẩy mầm, từ phôi cũng xuất hiện một rễ phôi. Rễ này dài, sau phát triển các lông tơ giúp hạt hút nước trong thời kỳ đầu. Từ lúa nẩy mầm đến khi cây mạ được 3 lá thật (khoảng 10-12 ngày) cây lúa chỉ sử dụng chất dinh dưỡng dự trữ trong hạt gạo. Sau đó cây bắt đầu cuộc sống tự dưỡng [8]. 1.1.3.2. Thời kỳ mạ - Thời kỳ mạ non: tính từ lúc gieo cho đến khi được 3 lá thật. Nếu điều kiện thuận lợi sau khi gieo 7-10 ngày là kết thúc thời kỳ này. Sau khi gieo cần phải giữ ẩm ruộng mạ, tránh bị ngập hoặc hạn. Thời kỳ này cây mạ còn non yếu, khả năng chống chịu kém, do vậy cần tạo điều kiện để cây mạ có khả năng chống chịu rét, sâu bệnh… - Thời kỳ mạ khỏe: tính từ khi cây mạ có 4 lá thật cho đến khi nhổ cấy. Cây mạ chuyển sang sống độc lập, cây mạ phải trực tiếp đồng hóa dinh dưỡng từ môi trường để sống và phát triển. Tạo được mạ tốt, mạ khỏe làm cơ sở cho quá trình đẻ nhánh và các quá trình sinh trưởng tiếp theo [8]. 1.1.3.3. Thời kỳ đẻ nhánh Sau khi cấy, cây lúa bén rễ hồi xanh rồi bước vào thời kỳ đẻ nhánh. Đây là thời kỳ có ý nghĩa đáng kể trong toàn bộ đời sống cây lúa và tạo năng suất sau này. Đến lúc chuyển sang thời kỳ làm đốt, làm đòng thì quá trình đẻ nhánh mới dừng lại. Ở thời kỳ đẻ nhánh, nói chung cây lúa sinh trưởng nhanh và mạnh. Trong thời kỳ này cây lúa tập trung vào các quá trình phát triển của bộ rễ, ra lá và đẻ nhánh [8]. 9
Trong điều kiện thuận lợi, đầy đủ dinh dưỡng và ánh sáng, cây lúa thường bắt đầu đẻ nhánh đầu tiên ở nhánh thứ hai, đồng thời với lá thứ năm trên thân chính. Sau đó cứ thêm một lá mới thì nhánh tương ứng sẽ xuất hiện [6]. Thông thường những nhánh đẻ sớm, có số lá nhiều, điều kiện dinh dưỡng thuận lợi mới có điều kiện đầy đủ để trở thành nhánh hữu hiệu (nhánh thành bông). Còn những nhánh đẻ muộn thường trở thành nhánh vô hiệu. Thời kỳ đẻ nhánh là thời kỳ quyết định đến sự phát triển diện tích lá và số bông [8]. 1.1.3.4. Thời kỳ làm đốt - làm đòng Sau khi đẻ nhánh tối đa, cây lúa chuyển sang thời kỳ làm đốt, làm đòng. Những giống ngắn ngày có thời gian làm đốt khoảng 20-25 ngày, trung bình khoảng 30-40 ngày, giống dài ngày có thể kéo dài 50-60 ngày. Sự phát triển các lóng đốt quyết định chiều cao cây và có liên quan đến khả năng chống đổ. Sau khi bắt đầu làm đốt khoảng 5-20 ngày tùy giống thì có hiện tượng làm đòng. Thời gian làm đòng khoảng 25-30 ngày đối với lúa ngắn ngày, lúa dài ngày khoảng 40-45 ngày. Quá trình làm đòng là quá trình phân hóa và hình thành cơ quan sinh sản, có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành năng suất lúa [8]. 1.1.3.5. Thời kỳ trỗ bông - làm hạt Đây là thời kỳ sinh trưởng phát triển cuối cùng của cây lúa, có liên quan quyết định trực tiếp đến quá trình tạo năng suất, trong đó chủ yếu quyết định tỷ lệ hạt chắc và trọng lượng hạt.  Trỗ bông, nở hoa và thụ phấn Đòng lúa sau khi phân hóa hình thành xong thì trỗ ra ngoài do sự phát triển nhanh của lóng trên cùng. Khi toàn bộ bông lúa thoát ra khỏi bẹ lá đòng thì quá trình trỗ xong. Thường mất khoảng 5-6 ngày, nhưng có giống chỉ trỗ trong vòng 2-3 ngày. Thời gian trỗ càng ngắn càng có khả năng tránh được các điều kiện bất thuận của môi trường. Cùng với quá trình trỗ bông có giống tiến hành nở hoa thụ phấn ngay, nhưng cũng có giống chờ trỗ xong mới nở hoa thụ phấn. Trên cùng một bông, những hoa ở đầu bông và đầu gié thường nở trước, các hoa ở gốc bông thường nở hoa cuối cùng. Trình tự nở hoa có liên quan đến trình tự vào chắc, những hoa gốc bông nở cuối cùng nên cũng vào chắc muộn và khi gặp điều kiện bất thuận dễ bị lép hoặc có trọng lượng hạt thấp [8].  Chín 10
Giai đoạn chín bắt đầu trỗ bông cho đến lúa thu hoạch. Giai đoạn này 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới. Giai đoạn này qua các thời kỳ: + Thời kỳ chín sữa: Các chất dự trữ trong thân lá và sản phẩm quang hợp được chuyển vào trong hạt. + Thời kỳ chín sáp: Hạt mất nước, từ từ cô đặc. + Thời kỳ chín vàng: Hạt tiếp tục mất nước, gạo cứng dần, trấu chuyển sang màu vàng đặc thù của giống lúa. + Thời kỳ chín hoàn toàn: Hạt gạo khô cứng lại, độ ẩm hạt khoảng 29% hoặc thấp hơn, tùy ẩm độ môi trường, lá xanh chuyển vàng và rụi dần. Thời điểm thu hoạch tốt nhất là 80% hạt lúa ngã sang màu trấu đặc trưng của giống [6]. + Tính cảm quang và thời vụ: Miyabayashi (1944) cho rằng độ dài ngày tới hạn là một trong những yếu tố quan trọng nhất liên quan đến phản ứng ánh sáng của giống. Ông đã xác định được độ dài ngày tới hạn của nhiều giống lúa: 9 giờ đối với giống Ginbozu, 13 giờ đối với giống Kyushu 8, cả hai đều là giống chín muộn. Theo Wada (1954) [32] cho biết các giống mỗi vùng được hình thành qua quá trình chọn lọc với nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như độ dài ngày, nhiệt độ của vùng đó, cũng như kỹ thuật canh tác của địa phương. Có sự liên quan giữa độ dài ngày tới hạn với vĩ độ, nơi giống thích nghi lâu đời. Thông thường ở vùng vĩ độ thấp cây lúa trỗ bông trễ và có độ dài ngày phản ứng quang chu kỳ ngắn hơn. Theo Đỗ Khắc Thịnh (2004) nghiên cứu về thời vụ giống lúa Nàng Thơm Chợ Đào cho thấy: thời điểm tới hạn cho lúa Nàng Thơm Chợ Đào trỗ được phải gieo trước 30 tháng 11, nếu gieo sau thời gian này đến tháng 2, cây lúa sẽ kéo dài sinh trưởng đến 300 ngày. Ở Long An, thời vụ giống lúa NTCĐ phù hợp nhất, đạt chất lượng và năng suất cao nhất là gieo vào thời gian từ 15/7-30/7. 1.1.3.6. Bộ rễ Khi hạt nẩy mầm, rễ lúa phát triển từ phôi là rễ mộng, rễ này chỉ có 1 cái. Sau nẩy mầm, rễ mộng xuất hiện rồi dài ra, có thể hình thành lông rễ. Rễ mộng có tác dụng hút nước trong thời gian đầu để cung cấp cho mầm phát triển. Rễ mộng hoạt động trong thời gian ngắn rồi chết thay thế bằng các lớp rễ phụ. Rễ phụ được hình thành từ các mắt đốt gốc của cây. Những mắt đầu chỉ ra trên dưới 5 rễ, nhưng mắt sau có thể đạt đến 5-20 rễ. Tập hợp các lớp rễ tạo thành bộ rễ chùm. Bộ rễ lúa có thể đạt tới 500-800 cái. Tổng chiều dài rễ ở thời kỳ trỗ bông có thể đến 168m [8]. 11
Chức năng chính của rễ là hút nước, hút chất dinh dưỡng và chống đổ ngã. Cho nên bộ rễ khỏe mạnh thì cây lúa mới tốt được [6]. 1.1.3.7. Thân lúa Thân lúa gồm nhiều lóng và mắt nối tiếp nhau. Lóng là phần thân rỗng ở giữa hai mắt và thường được bẹ lá ôm chặt. Thông thường các lóng bên dưới ít phát triển nên các mắt rất khít nhau, chỉ có khoảng 3-8 lóng trên cùng bắt đầu vươn dài khi có đòng đòng. Cây lúa nào có lóng ngắn, thành lóng dày, bẹ lá ôm sát thân lúa sẽ cứng chắc, khó đổ ngã và ngược lại [6]. 1.1.3.8. Lá lúa Lá lúa mọc đối ở hai bên thân lúa, lá lúa ra sau nằm phía đối diện với lá trước đó. Lá trên cùng (lá cuối cùng trước khi trỗ bông) gọi là lá cờ hay lá đòng. Lá lúa gồm phiến lá, cổ lá và bẹ lá. Phiến lá là phần phơi ra ngoài áng sáng, bộ phận quang hợp chủ yếu của cây lúa nhờ vào các tế bào nhu mô có chứa nhiều hạt diệp lục. Càng chứa nhiều hạt diệp lục lá lúa càng xanh, khả năng quang hợp càng mạnh. Bẹ lá là phần ôm lấy thân lúa. Giống lúa nào có bẹ lá ôm sát thân thì cây lúa đứng vững khó đổ ngã hơn. Cổ lá là phần nối giữa phiến lá và bẹ lá. Cổ lá to hay nhỏ ảnh hưởng tới góc độ của phiến lá. Cổ lá càng nhỏ, góc lá càng hẹp, lá lúa càng thẳng đứng và càng thuận lợi cho việc sử dụng ánh sáng mặt trời để quang hợp. Tại cổ lá còn có tai lá và thìa lá. Ở các cây cỏ thuộc họ Hòa thảo không có hai bộ phận này [6]. 1.1.3.9.Bông lúa Sau khi cây lúa ra đủ số hoa nhất định thì cây lúa sẽ trỗ bông. Bông lúa là cả một phát hoa chùm gồm một trục chính mang nhiều nhánh gié bậc nhất, bậc hai và đôi khi có nhánh gié bậc ba. Hoa lúa được mang bởi một cuống hoa ngắn mọc ra từ nhánh gié này [6]. 1.1.4. Thành phần chính của hạt thóc sau khi xay xát Phẩm chất xay xát thường được đề cập thông qua: tỉ lệ gạo lứt, tỉ lệ gạo trắng và quan trọng hơn cả là tỉ lệ gạo nguyên. Gạo lứt: thóc xay cho hạt gạo không còn vỏ trấu và chưa được xát trắng gọi là gạo lứt. Gạo lứt thường chiếm khoảng 75 – 80% trọng lượng thóc. 12
Gạo xát trắng: Gạo lứt đem xát (giã) kỹ thì được gạo xát trắng. Loại gạo này thường chiếm 67 – 70% trọng lượng thóc. Gạo nguyên: Gạo còn từ 2/3 hạt trở lên sau khi xay xát được gọi là gạo nguyên. Tùy theo từng giống và tùy theo điều kiện thu hoạch, bảo quản mà tỉ lệ gạo nguyên so với trọng lượng thóc có thể biến động từ 25 đến 70%. Phần bạc trắng của gạo có 2 dạng: bạc bụng và bạc lưng nhưng chúng ta vẫn thường gọi chung là bạc bụng. Độ bạc bụng không ảnh hưởng xấu đến phẩm chất cơm do khi nấu chín, hạt cơm có màu đồng nhất và ta không phân biệt được độ bạc bụng. Độ bạc bụng làm giảm đáng kể phẩm chất xay xát và hình thức bên ngoài của hạt gạo. Hạt gạo có xu hướng bị gãy tại vết đục, làm giảm tỉ lệ gạo nguyên, giảm giá trị thương phẩm của lúa gạo [15]. 1.1.5. Một số chỉ tiêu sinh hóa của gạo Phẩm chất cơm bao gồm hàm lượng amylose, nhiệt độ hóa hồ và độ bền thể Gel. Hàm lượng amylose: Hàm lượng amylose có thể xem là hợp phần quan trọng nhất trong phẩm chất cơm, bởi vì nó là yếu tố quyết định tính cơm dẻo, cơm mềm, hay cơm cứng. Amylose của gạo càng cao thì cơm càng nở, nhưng dễ bị khô và cứng khi cơm nguội [15]. Hàm lượng amylose được đánh giá theo các mức: 0 - 2% Nếp 3 - 9% Amylose rất thấp (gạo rất dẻo) 10 - 19% Amylose thấp (gạo dẻo) 20 - 25% Amylose trung bình (mềm cơm) > 25% Amylose cao (cứng cơm) Độ hóa kiềm (hóa hồ): Nhiệt độ hóa hồ là nhiệt độ cần thiết để gạo biến thành cơm và không hoàn nguyên. Nhiệt độ hóa hồ biến thiên từ 55oC - 79oC [15]. Theo TCVN 5715:1993, nhiệt độ hóa hồ cuối cùng của tinh bột gạo được phân chia như sau: Thấp < 700C Trung bình 70 - 740C Cao > 740C 13
Ngược lại với độ hóa hồ, gạo có độ phân hủy trong kiềm thấp sẽ có nhiệt độ hóa hồ cao. Gạo có độ phân hủy trong kiềm cao sẽ có nhiệt độ hóa hồ thấp. Thông thường gạo có nhiệt độ hóa hồ cao khi nấu cơm lâu chín, cơm cứng, không ngon bằng gạo có nhiệt độ trung bình và thấp. Độ bền thể Gel (Gel Consistency): Độ bền Gel dựa trên đặc tính chảy dài của gel bột gạo xát và có thể phân loại như sau: độ bền Gel mềm, trung bình và cứng (theo 10TCN 424- 2002). Trong cùng một nhóm có hàm lương amylose giống nhau, giống lúa nào có độ bền mềm hơn, giống lúa đó sẽ được ưa chuộng. Nhìn chung, các giống lúa đặc sản cổ truyền có độ bền thể Gel dài hơn (mềm cơm hơn) so với các giống lúa đặc sản cải tiến [15]. Mùi thơm sau nấu: Cảm nhận theo cảm quan để đánh giá chất lượng cơm nấu sau khi xay xát. Mùi thơm là chỉ tiêu quan trọng trong các chỉ tiêu đánh giá hương vị của lúa gạo. Hiện nay có hai quan điểm về thành phần chất thơm của lúa gạo. Quan điểm thứ nhất cho rằng chất thơm được tạo ra từ các hợp chất aldehyde (CHO) và keton (C=O) và các hợp chất với lưu huỳnh (Tsuzuki, 1997). Quan điểm thứ hai cho rằng chất thơm của lúa gạo do vòng ryrrol kiểm soát tính thơm của chất 2-acetyl-1-pyrroline (Buttery và Cs, 1983ª, trích dẫn do Nguyễn Văn Luật, 2009). 1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo trên thế giới Bảng 1.1. Sản lượng lúa ở một số quốc gia trên thế giới (đơn vị: triệu tấn) Năm Quốc gia 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Trung Quốc 183,28 187,40 193,28 196,68 197,21 202,67 206,09 Ấn Độ 139,14 144,57 148,04 135,67 143,96 157,90 152,60 Indonexia 54,45 57,16 60,25 64,40 66,45 65,74 69,05 Nhật Bản 10,70 10,89 11,03 8,47 8,48 8,40 8,52 Thái Lan 29,64 32,10 31,65 32,12 35,58 34,59 37,80 Mỹ 8,83 9,00 9,24 9,97 11,03 8,39 9,05 Việt Nam 35,85 35,94 38,73 38,95 40,01 42,40 43,66 Thế giới 641,09 656,81 688,41 684,81 701,05 722,56 718,35 (Số liệu thống kê của FAO, 2013) 14
Theo FAO (2006) thì sản xuất lúa trên thế giới giai đoạn 2001- 2005 có 114 nước trồng lúa và phân bố ở tất cả các Châu lục trên thế giới. Trong đó, Châu Phi có 41 nước trồng lúa, Châu Á là 30 nước, Bắc Trung Mỹ 14 nước, Nam Mỹ 13 nước, Châu Âu 11 nước và Châu Đại Dương 5 nước. Diện tích lúa biến động và đạt khoảng 152,0 triệu ha, năng suất lúa bình quân xấp sỉ 4,0 tấn/ha. Ấn Độ là nước có diện tích trồng lúa lớn nhất 44,79 triệu ha, ngược lại Jamaica là nước có diện tích trồng lúa thấp nhất 24 ha. Năng suất lúa cao nhất đạt 9,45 tấn/ha tại Australia và thấp nhất là 0,9 tấn/ha tại Iraq. Sản lượng năm 2005 đạt 618,441 triệu tấn. Trong đó, sản lượng lúa Châu Á đạt 559,349 triệu tấn chiếm 90,45%; tương tự ở Nam Mỹ sản lượng là 24,020 triệu tấn (3,88%); ở Châu Phi với 18,851 triệu tấn (3,04%); ở Bắc Trung Mỹ sản xuất được 12.537 triệu tấn (2,03%); ở Châu Âu và Châu Đại Dương- 3,684 triệu tấn (0,6%). Theo thống kê 2013 của FAO cho thấy sản lượng gạo trên thế giới liên tục tăng trong các năm từ 2006 – 2011, giảm nhẹ trong năm 2012. Trong các nước sản xuất lúa gạo lớn trên thế giới thì Trung Quốc có sản lượng cao nhất tiếp đến là Ấn Độ và Indonexia. Về mặt sản lượng Việt Nam đứng thứ 5 trên thế giới và đứng thứ 2 về xuất khẩu gạo. 1.3. Tình hình sản xuất lúa gạo tại Việt Nam Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Việt Nam trong giai đoạn 2006-2012 Năm 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Diện tích 7,32 7,21 7,40 7,44 7,49 7,66 7,75 (triệu ha) Năng suất (tấn/ha) 4,89 4,99 5,23 5,23 5,34 5,54 5,63 Sản lượng (triệu 35,85 35,94 38,73 38,95 40,01 42,40 43,66 tấn) (Số liệu thống kê của FAO, 2013) Kết quả phân tích cho thấy, thị trường nhập khẩu gạo chính của Việt Nam trong 15 năm qua, đứng đầu là các quốc gia Đông - Nam Á chiếm khoảng 40-50% lượng gạo xuất khẩu, tiếp theo là các quốc gia Châu Phi chiếm khoảng 20-30%, một thị trường khá ổn định. Các thị trường khác là Trung Đông và Bắc Mỹ, nhưng lượng gạo xuất khẩu sang các nước này không ổn định, đặc biệt là trong giai đoạn 2001-2004. Trong những năm qua, gạo xuất 15
khẩu của Việt Nam tăng trưởng về số lượng và chất lượng cũng như mở rộng thị trường. Đến năm 2003, ngoài các thị trường truyền thống của Việt Nam như là Philipines, Việt Nam đã mở rộng và phát triển thêm một số thị trường tiềm năng như Châu Phi, Mỹ Latinh và Châu Âu. Yếu điểm của các doanh nghiệp xuất khẩu gạo Việt Nam là ít kinh nghiệm, thiếu bản lĩnh thương trường và tính hợp tác thấp, nên ít có khả năng duy trì và khai thác các thị trường nhiều biến động. Nếu có mối liên kết tốt hơn và tổ chức thị trường tốt, họ sẽ nâng cấp hạng ngạch và giá trị xuất khẩu gạo của Việt Nam [6]. 1.4. Tình hình phát triển, chọn lọc, nghiên cứu lúa mùa 1.4.1. Chọn lọc giống lúa mùa đặc sản trên thế giới Độ thuần di truyền của hạt rất quan trọng, lẫn tạp giống dẫn đến giảm năng suất và chất lượng lượng hạt, thể hiện rõ nhất là ở những vụ tiếp theo [30]. Một trong những chọn lọc dòng thuần thành công nhất ở tiểu lục địa Ấn Độ là chọn lọc được dòng Basmati 370 do Late Sarda Mohammad Khan thực hiện từ năm 1933. Giống này đã phát triển rộng ở Pakistan và Ấn Độ, được coi là giống lúa mùa tốt nhất hiện nay về chất lượng cơm gạo. Ở Thái Lan, Khao Dawk Mali 105 cũng là thành công lớn bằng chọn lọc dòng thuần. Từ 199 bông thu thập năm 1950, quá trình chọn lọc tại trạm nghiên cứu lúa Kok Samrong. Dòng KDM 4-2-105 được xác định là dòng tốt nhất. Năm 1959 giống KDM 105 đã được phóng thích và phát triển phổ biến ở Thái Lan. Năm 1997, KDM xuất được 2,20 triệu tấn, chiếm 42% tổng số gạo xuất khẩu của Thái Lan [31]. Tuy vậy do chính sách mới, hỗ trợ giá của chính phủ, xuất khẩu gạo của Thái Lan đã giảm ở năm 2012: gạo thơm Homali còn 1,92 triệu tấn (giảm 9% so với 2011), Pathumthani thơm xuất chỉ được 74.840 tấn. Theo Khush (1979) chọn lọc dòng thuần (pure line selection) có mức độ cải thiện giống tốt hơn, nhưng chọn lọc quần thể (mass selection) lại đảm bảo tính ổn định quần thể cao hơn so với chọn lọc dòng thuần. 1.4.2. Chọn lọc giống lúa đặc sản ở Việt Nam Đề tài “phục tráng và phát triển giống lúa Tan Hin, Tan Lo, Săm pa Tong trên địa bàn huyện Sốp Cộp, tỉnh Sơn La” do Dương Gia Định chủ nhiệm, kết quả 3 giống lúa phục tráng Tan Hin, Tan Lo, Săm pa Tong có số hạt/bông cao đạt từ 524-1028 hạt/ bông, số hạt chắc đạt 390-897 hạt/ bông. Năng suất thực thu của 3 giống ước đạt 30-40 tạ/ha cao hơn năng suất chưa phục tráng từ 4,9-8,7 lần. Các giống đã được cải thiện năng suất sau khi 16
chọn dòng và phục tráng, chất lượng gạo dẻo, thơm ngon tỉ lệ bạc bụng ít có khả năng chống chọi tốt với ngoại cảnh [16]. Viện Công nghệ Sinh học Việt Nam cũng đã phục tráng giống lúa nếp đặc sản Tú Lệ của tỉnh Yên Bái bằng công nghệ sinh học, do Nguyễn Đức Thành làm chủ nhiệm. Xác định được đặc điểm phân tử cho một số giống lúa nếp đặc sản phục vụ việc nhận biết và chọn lọc, đặc biệt là xác định chỉ thị phân tử đặc trưng của giống Tú Lệ tạo cơ sở cho việc phục tráng, bảo tồn và phát triển giống lúa này. Kết quả tạo được dòng lúa nếp Tú Lệ có chất lượng cao và năng suất ổn định (Thông tin từ Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, 2012). Trạm khuyến nông huyện Đà Bắc phối hợp với UBND xã Mường Chiềng (tỉnh Hòa Bình) đã triển khai mô hình phục tráng lại giống lúa thuần chất lượng cao ĐS1, nhằm tạo lại được bộ giống thuần chủng ổn định năng suất và chất lượng cho bà con trong xã và các vùng lân cận trong toàn huyện. Qua đánh giá thực tế của các hộ tham gia thực hiện cho thấy, mới chỉ cải tiến qua 1 vụ nhưng ĐS1 đã thể hiện đúng những ưu việt của giống như khi mới được Trạm Khuyến nông huyện đưa về, bà con nông dân rất hài lòng với những giống lúa thuần chất lượng cao ĐS1 bởi năng suất ổn định, hạt gạo to tròn, thơm ngon bán được giá cao, người tiêu dùng rất ưa chuộng [11]. Lúa Nàng Nhen là giống lúa mùa từng được nông dân canh tác trong thời gian dài, do không được chọn lọc nên đã bị thoái hoá, năng suất và phẩm chất ngày càng giảm. Viện Lúa Đồng bằng sông Cửu Long đã phục tráng, chọn dòng cho ra đời sản phẩm “Nàng Nhen thơm phục tráng” rất phù hợp với vùng đất và tập quán canh tác của nông dân vùng Bảy Núi (An Giang). Đây là giống lúa mùa, phát triển nhờ nguồn nước mưa, chịu hạn tốt, thích hợp vùng đất cao, năng suất khoảng 4 tấn/ha. Hạt gạo có hương thơm, thon và ửng hồng, xốp cơm ăn ít ngán [18]. Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển nông nghiệp Huế (Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Bắc Trung bộ) phối hợp với Phòng NN & PTNT huyện A Lưới phục tráng giống lúa Ra Dư. Đây là giống lúa cạn, dài ngày, TGST khoảng 180 ngày, cảm quang ngày ngắn, trồng mỗi năm 1 vụ. Cây cao 125 cm, đẻ nhánh khỏe, bông to, dài 22 cm, mỗi bông có 117 hạt, tỷ lệ hạt chắc cao, khối lượng 1.000 hạt nặng khoảng 28 - 29gam [13]. Nanh Chồn là giống lúa đặc sản được trồng phổ biến ở các vùng trồng lúa tại các địa phương của tỉnh Bà Rịa – Vũng Tàu, từ những năm trước giải phóng. Gạo Nanh Chồn dạng hạt đẹp, trong (ưu thế so với Nàng Hương) được xem là một trong những loại gạo ngon nhất 17
ở các tỉnh phía Nam. Hiện tại, giống Nanh Chồn đã bị mai một và bị thoái hóa. Do vậy, khôi phục và phát triển giống lúa này là rất cần thiết. Đề tài “Khôi phục và phát triển giống lúa đặc sản Nanh chồn tại tỉnh Bà Rịa-Vũng Tàu”, do Đỗ Khắc Thịnh thuộc Viện Khoa học Kỹ thuật NNMN làm chủ nhiệm, đã chọn được 2 dòng thuần NC-VN2 và NC-VN11 và đã sản xuất được 200 kg giống siêu nguyên chủng giống để lưu giữ và phục vụ sản xuất [17]. Thực hiện chỉ đạo của UBND tỉnh Bạc Liêu, năm 2006, Sở Khoa học Công nghệ Bạc Liêu phối hợp với UNND huyện Hồng Dân mời tư vấn từ Viện nghiên cứu Lúa ĐBSCL và Trường Đại học Cần Thơ để phục tráng lại giống lúa Một Bụi Đỏ. Đến năm 2009, giống lúa “Một Bụi Đỏ” mới được đưa vào sản xuất ở địa phương, giúp bà con nông dân thực hiện mô hình luân canh lúa – tôm đạt hiệu quả kinh tế cao [9]. 1.4.3. Sản xuất và chọn lọc giống lúa mùa ở ĐBSCL Việt Nam 1.4.3.1. Sản xuất giống lúa mùa ở ĐBSCL Việt Nam Châu thổ sông Cửu Long được người Việt Nam khai khẩn từ 300-500 năm trước đây. Lúa nước là cây điển hình ở vùng này. Lúa nổi và lúa ngập nước tồn tại rộng rãi trước khi bị giảm mạnh bởi mở mang nhanh chóng của hệ thống tưới tiêu trong thời kỳ thâm canh sản xuất lúa ngắn ngày. Năm 1976, diện tích lúa mùa ở ĐBSCL khoảng 1,4 triệu ha, chiếm 70% diện tích lúa cả năm, đóng góp một sản lượng lúa rất quan trọng (2,88 triệu tấn chiếm 62,5% sản lượng lúa cả năm của toàn đồng bằng). Trong thời gian này có trên 1000 giống lúa mùa được sản xuất ở các địa phương, trong đó có nhiều giống phổ biến như: Một Bụi, Lúa Phi, Ba Thiệt, Tất Nợ, Trắng Lùn, Trắng Tép, Tài Nguyên v.v. Đến năm 1981, do phong trào khai hoang phục hóa, diện tích lúa có tăng lên nhưng sản lượng lúa mùa không tăng lên bao nhiêu, do thu hoạch bấp bênh lệ thuộc vào thời tiết hàng năm. Từ những năm 1990 trở lại đây diện tích lúa mùa giảm nhanh và thay thế bằng các giống lúa cao sản ngắn ngày với 2-3 vụ/năm [7]. 1.4.3.2. Chọn lọc giống lúa mùa ở ĐBSCL - Với 1200 bông thu thập từ nhiều địa phương của TP. Hồ Chí Minh, qua 5 năm (1991-1995) chọn lọc các dòng, thí nghiệm so sánh, đánh giá và phát triển ở một số địa phương, các dòng Nàng Hương chọn lọc có sự khác biệt về một số đặc điểm nông học so với quần thể gốc. Dòng NH 2 được bộ NN & PTNT công nhận giống từ năm 1994. Nàng Hương 2 có những đặc điểm khác biệt so với giống gốc: thời gian sinh trưởng sớm hơn quần 18