Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến môi trường đất bộ rễ sinh trưởng và phát triển giống lúa khang dân 18 tại thái nguyên

Chuyên đề nghiên cứu Ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến sự phát triển của giống lúa Khang Dân 18 tại Thái, cập nhật xu hướng mới, giá trị tham khảo

• Tác giả: Đặng Hoàng Hà
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Tuấn Anh
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Luận văn nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến môi trường đất bộ rễ sinh trưởng và phát triển giống lúa khang dân 18 tại thái nguyên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài
• 1.2. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của bộ rễ lúa
• 1.2.1. Đặc điểm hình thái rễ
• 2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm, thời gian nghiên cứu
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Ảnh hưởng của chế độ nước khác nhau đến môi trường đất lúa
• 3.2. Ảnh hưởng của chế độ nước đến sinh trưởng của bộ rễ lúa và mối quan hệ giữa môi trường với sự phát triển của bộ rễ
• 3.3. Ảnh hưởng của chế độ nước đến sinh trưởng của cây lúa và mối quan hệ giữa các chỉ tiêu rễ với sinh trưởng của cây lúa
• 3.4. Ảnh hưởng của chế độ nước khác nhau đến yếu tố cấu thành năng suất, năng suất lúa và mối quan hệ giữa rễ với năng suất, sinh trưởng thân lá với năng suất
• 3.5. Ảnh hưởng của chế độ nước và phương pháp làm cỏ đến bộ rễ, sinh trưởng và năng suất lúa
• 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến môi trường đất, bộ rễ và sự phát triển của giống lúa Khang dân 18 tại Thái Nguyên là một vấn đề cấp thiết. Lúa là cây trồng chủ lực cung cấp lương thực cho một phần lớn dân số thế giới. Bộ rễ đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ nước và dinh dưỡng, từ đó ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất của cây lúa. Chế độ tưới nước không chỉ ảnh hưởng đến bộ rễ mà còn đến các yếu tố khác trong môi trường đất như pH, vi sinh vật và dinh dưỡng. Do đó, việc nghiên cứu mối quan hệ giữa chế độ tưới nước và sự phát triển của bộ rễ là cần thiết để nâng cao năng suất và hiệu quả sản xuất lúa.

II. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định ảnh hưởng của các chế độ tưới nước khác nhau đến các chỉ số của môi trường đất và sự sinh trưởng của bộ rễ. Cụ thể, nghiên cứu sẽ làm rõ mối quan hệ giữa chế độ tưới nước và sự phát triển của bộ rễ, cũng như khả năng sinh trưởng và năng suất của cây lúa trong các giai đoạn phát triển khác nhau. Kết quả nghiên cứu sẽ góp phần xây dựng chế độ tưới nước hợp lý, từ đó nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lúa, đồng thời bảo vệ môi trường.

III. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học quan trọng trong việc tìm hiểu mối quan hệ giữa chế độ tưới nước và sự phát triển của bộ rễ lúa. Kết quả sẽ cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc xác định chế độ tưới hợp lý nhằm tăng năng suất lúa và hiệu quả sản xuất. Từ góc độ thực tiễn, nghiên cứu giúp người nông dân áp dụng kỹ thuật tưới tiêu hợp lý, phù hợp với sự phát triển của cây lúa, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu và tình trạng khan hiếm nước ngày càng gia tăng.

IV. Điểm mới của đề tài

Luận văn đã chỉ ra rằng chế độ tưới nước có ảnh hưởng rõ rệt đến môi trường đất và sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng và năng suất lúa ở các giai đoạn phát triển chính. Nghiên cứu cũng xác định được mối quan hệ giữa sự phát triển của bộ rễ và các yếu tố cấu thành năng suất lúa, từ đó đề xuất các biện pháp kỹ thuật canh tác hợp lý nhằm nâng cao năng suất. Ngoài ra, nghiên cứu còn khám phá ảnh hưởng tương tác giữa chế độ tưới nước và phương pháp làm cỏ đến sự phát triển của bộ rễ và năng suất lúa.

V. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các thí nghiệm thực địa với nhiều chế độ tưới nước khác nhau. Các chỉ tiêu về môi trường đất, sinh trưởng của bộ rễ, và năng suất lúa sẽ được đo lường và phân tích. Số liệu sẽ được xử lý thống kê để đánh giá mối quan hệ giữa các yếu tố. Phương pháp này đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả nghiên cứu, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho việc áp dụng vào thực tiễn sản xuất.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Lúa là cây lương thực chủ lực cung cấp nguồn sống cho hơn một nửa dân số thế giới, gồm hai loài lúa trồng chính là lúa châu Á (Oryza sativa) và lúa châu Phi (Oryza glaberrima), với thời gian sinh trưởng biến động từ 95 đến 145 ngày tùy giống và mùa vụ canh tác (Lê Anh Tuấn, 2012). Trong chu trình sinh trưởng của cây lúa, bộ rễ giữ vai trò then chốt đối với quá trình trao đổi chất, đảm nhận chức năng hấp thu nước, chất dinh dưỡng, muối khoáng và vận chuyển các hợp chất này lên các cơ quan phía trên mặt đất (Bridgit et al., 2002). Trạng thái phát triển và hoạt động sinh lý của bộ rễ tác động trực tiếp đến khả năng đẻ nhánh, sinh trưởng thân lá, mức độ chống đổ ngã, khả năng chống chịu ngoại cảnh bất lợi cũng như các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt.

Tập quán canh tác lúa truyền thống thường duy trì ngập nước liên tục trên đồng ruộng, đòi hỏi tiêu tốn một lượng nước rất lớn, trung bình khoảng 2500 lít nước để sản xuất 1 kg thóc (Nguyễn Ngọc Đệ et al., 2012). Trong bối cảnh biến đổi khí hậu diễn biến phức tạp, tài nguyên nước ngọt phục vụ sản xuất nông nghiệp ngày càng khan hiếm, việc áp dụng các chế độ tưới tiết kiệm nước nhằm tối ưu hóa hiệu quả sử dụng nước và bảo vệ môi trường đất trở thành yêu cầu cấp thiết. Mặc dù các phương thức tưới tiết kiệm như ngập khô xen kẽ (AWD) hay hệ thống thâm canh lúa cải tiến (SRI) đã được nghiên cứu, việc đánh giá định lượng và toàn diện về tác động của các chế độ cấp nước khác nhau đến môi trường lý, hóa, sinh của đất lúa, sự phát triển phân tầng của bộ rễ, cùng mối tương quan đa chiều giữa đất - rễ - thân lá - năng suất trên giống lúa thuần Khang dân 18 tại vùng Trung du miền núi phía Bắc vẫn còn là khoảng trống nghiên cứu cần được giải quyết một cách có hệ thống.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm các nội dung cụ thể:

1. Xác định ảnh hưởng của các chế độ nước tưới khác nhau đến các chỉ số môi trường đất (dung trọng, mật độ vi sinh vật, pH, hàm lượng chất hữu cơ và dinh dưỡng N, P, K tổng số), sự sinh trưởng của bộ rễ và các bộ phận trên mặt đất của giống lúa Khang dân 18 qua các giai đoạn sinh trưởng phát triển.
2. Xác định mối quan hệ tương quan giữa môi trường đất với sự phát triển của bộ rễ, mối quan hệ giữa các chỉ tiêu rễ với sinh trưởng thân lá và các yếu tố cấu thành năng suất lúa ở các thời kỳ sinh trưởng chính.
3. Đánh giá ảnh hưởng tương tác giữa chế độ tưới nước và phương pháp làm cỏ đến sự phát triển của bộ rễ, sinh trưởng tích lũy chất khô và năng suất lúa, làm cơ sở khoa học đề xuất chế độ tưới nước và biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp nhằm nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường sinh thái nông nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Cây lúa giống Khang dân 18 (Oryza sativa L.), môi trường đất lúa và các chế độ tưới nước kết hợp biện pháp làm cỏ.
• Phạm vi không gian: Các thí nghiệm đồng ruộng và phân tích mẫu được thực hiện tại huyện Phú Bình và Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.
• Phạm vi thời gian: Đề tài tiến hành các thí nghiệm và theo dõi số liệu khí tượng trong vụ xuân năm 2015 (theo dõi từ tháng 1 đến ngày 10/6/2015), luận án được hoàn thành và bảo vệ năm 2017.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng quan hệ thống các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến đặc điểm hình thái, giải phẫu, sinh lý bộ rễ và các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất lúa:

• Đặc điểm hình thái, giải phẫu và phân loại hệ rễ lúa: Yoshida (1985) ghi nhận chiều dài rễ lúa ở thời kỳ trỗ có thể đạt 15 đến 34 km/m² đất đối với lúa nương. Hệ rễ lúa thuộc loại rễ xơ, gồm ba nhóm chính: rễ mầm (seminal root), rễ trung diệp (mesocotyl root) và rễ đốt (nodal root) (Gowda et al., 2011; Zhang et al., 2001). Hong Wang (2005) và Yamauchi et al. (1996) phân loại rễ bên thành 3 nhóm: rễ dài (đường kính 0,2–0,3 mm, phân nhánh), rễ trung bình (đường kính lớn, không phân nhánh) và rễ ngắn (đường kính 0,035–0,1 mm, số lượng lớn). Về mặt giải phẫu, tế bào vỏ trong của rễ lúa đứt gãy tạo thành các mô không khí (aerenchyma) thông với thân lá để thích nghi với điều kiện ngập nước (Yoshida, 1985; Predeepa-Javahar, 2013; Barrett-Lennard, 2003; Insalud et al., 2006; Colmer et al., 2006).
• Chức năng sinh lý và cơ chế di truyền của hệ rễ: Quá trình hút nước của rễ diễn ra qua dòng vận chuyển tổng hợp (Steudle & Peterson, 1998; Steudle, 2000; Nguyễn Đình Giao et al., 1997; Yambao et al., 1992). Quá trình hấp thu dinh dưỡng khoáng gồm cơ chế thụ động (khuếch tán, hút bám trao đổi, cân bằng Donnan) và cơ chế chủ động (Nguyễn Thành Đạt et al., 2008; Adler, 2003; Hoàng Minh Tấn, 2006). Bailey et al. (2002) chứng minh rễ bên đóng vai trò chủ đạo trong chức năng neo giữ cây so với lông hút. Về mặt di truyền, các công trình đã phân lập gen DRO1 điều khiển rễ ăn sâu giúp tăng năng suất trong điều kiện hạn (Yusaku Uga et al., 2013), gen WOX11 điều hòa phát triển đỉnh rễ qua auxin và cytokinin (Zhao et al., 2009), và gen HDR tăng cường sinh khối rễ và hiệu suất quang hợp (Karaba et al., 2007).
• Tác động của chế độ nước đến đất và sinh trưởng rễ: Phạm Phước Nhẫn et al. (2013) nghiên cứu sự biến động pH đất dưới các mực nước ống đo khác nhau; Geng et al. (2014) chỉ ra độ ẩm đất trên 19,5% thúc đẩy sinh khối cacbon và vi sinh vật đất. Ngập nước liên tục làm suy giảm lượng oxy hòa tan xuống dưới 3%, tích lũy etylen và các chất khử độc hại (Vartapetian et al., 1997; Arshad et al., 1990; Dennis Decoteau, 1998). Ngược lại, điều kiện hiếu khí hoặc ngập khô xen kẽ thúc đẩy độ ăn sâu của rễ và quá trình nitrat hóa (Dandeniya; Elie Huguenin et al., 2009; Sariam, 2009; Gu Dongxiang et al., 2017; Kato & Okami, 2011).
• Ảnh hưởng của chế độ nước và kỹ thuật canh tác đến năng suất lúa: Các nghiên cứu về ngập khô xen kẽ AWD (Bouman & Tuong, 2001; Belder et al., 2004; Huỳnh Quang Tín et al., 2015) và phương pháp thâm canh cải tiến SRI (Amod Kumar Thakur et al., 2013; Phạm Thị Thu & Hoàng Văn Phụ, 2014) cho thấy quản lý nước tiết kiệm kết hợp cấy mạ non, cấy thưa và làm cỏ sục bùn giúp bộ rễ phát triển sâu rộng, tăng tỷ lệ hạt chắc và nâng cao hiệu quả kinh tế so với tập quán ngập triền miên (Togari-Matsuo, 1977; Weerakoon et al., 2010; Sarvestani et al., 2008; Davatga, 2009; Kumar et al., 2006).
• Mối quan hệ giữa rễ, sinh trưởng thân lá và năng suất: Rễ hoạt động mạnh giúp duy trì tốc độ quang hợp, làm chậm quá trình lão hóa lá (Jiang et al., 1985; Tsuno & Wang, 1988; Osaki et al., 1997; Nikolaos et al., 2000; Weiming Wu et al., 2014). Chiều dài rễ, đường kính rễ và khối lượng rễ có tương quan thuận có ý nghĩa với số bông/m², số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc và khối lượng 1000 hạt (Lijun Liu et al., 2014; Mahmoud Toorchi et al., 2006; Brahima et al., 2014; Yumiko et al., 2014; He Be He et al., 2014; Wojciechowski et al., 2009).

Vị trí của luận án: Luận án kế thừa các phát hiện lý thuyết về sinh lý rễ và kỹ thuật tưới tiết kiệm nước, đồng thời giải quyết khoảng trống thực nghiệm thông qua việc thiết lập cơ sở dữ liệu định lượng chi tiết về tác động của các chế độ nước khác nhau đến môi trường đất (lý - hóa - vi sinh), sự phân bố khối lượng rễ theo 3 tầng độ sâu thẳng đứng (0–5 cm, 5–15 cm, 15–25 cm), tích lũy sinh khối thân lá và các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa Khang dân 18 tại Thái Nguyên, bao gồm cả phân tích tương tác với phương pháp làm cỏ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và mô hình phân tích

Khung khái niệm nghiên cứu của luận án dựa trên mối quan hệ tác động trực tiếp và gián tiếp giữa chế độ nước tưới với hệ thống môi trường đất - cây lúa:

1. Chế độ nước tác động trực tiếp làm thay đổi tính chất vật lý đất (độ chặt, dung trọng), tính chất hóa học đất (pH, dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu N, P, K, khả năng trao đổi cation CEC) và hoạt động của quần thể vi sinh vật đất (tổng số, hiếu khí, kỵ khí).
2. Sự biến đổi môi trường đất tác động trực tiếp đến cấu trúc hình thái (chiều dài, đường kính, số lượng rễ), sự phân bố không gian và hoạt động sinh lý của bộ rễ lúa.
3. Bộ rễ thông qua chức năng hút nước và hấp thu khoáng tác động trực tiếp đến quá trình đẻ nhánh, chiều cao cây, tích lũy chất khô thân lá và gián tiếp quyết định các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu của cây lúa.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm nông học định lượng với hệ thống 4 thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) hoặc ô lớn - ô nhỏ:

• Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ nước khác nhau đến sinh trưởng của mạ giống Khang dân 18.
• Thí nghiệm 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ nước khác nhau sau khi cấy đến động thái phát triển và phân bố của bộ rễ lúa.
• Thí nghiệm 3: Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ nước đến sinh trưởng thân lá, tích lũy chất khô, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa.
• Thí nghiệm 4: Thí nghiệm hai nhân tố nghiên cứu sự tương tác giữa chế độ tưới nước và phương pháp làm cỏ (làm cỏ bằng tay, làm cỏ sục bùn bằng dụng cụ) đến bộ rễ, sinh trưởng và năng suất lúa.

Hệ thống chỉ tiêu và phương pháp phân tích số liệu

Nhóm chỉ tiêu	Các chỉ tiêu theo dõi cụ thể	Phương pháp và thời điểm thu thập
Môi trường đất	Dung trọng đất; Mật độ vi sinh vật tổng số (Vts), vi sinh vật hiếu khí (Vhk), vi sinh vật kỵ khí (Vkk); Hóa tính đất: $\text{pH}_{\text{KCl}}$, hàm lượng chất hữu cơ (OM), đạm tổng số (Nts), lân tổng số (Pts), kali tổng số (Kts), dung tích hấp thu (CEC).	Lấy mẫu đất phân tích theo quy chuẩn nông hóa - thổ nhưỡng định kỳ qua các giai đoạn sinh trưởng.
Bộ rễ lúa	Số rễ/khóm (SR), tổng chiều dài rễ/khóm (DR), đường kính rễ (DKR), tổng khối lượng rễ (PR), khối lượng rễ phân theo 3 tầng đất: tầng 0–5 cm (Pr1), tầng 5–15 cm (Pr2), tầng 15–25 cm (Pr3).	Đào mẫu rễ định lượng theo thể tích đất qua 5 thời kỳ: đẻ nhánh, làm đòng, trỗ, chín sáp, chín.
Sinh trưởng thân lá	Số nhánh/khóm (NH), chiều cao cây (CC), khối lượng chất khô thân (Pt), khối lượng lá (Pl), tổng chất khô thân lá (Ptl), tổng tích lũy chất khô (Pts), tỷ lệ khối lượng rễ/thân lá (PR/Ptl).	Đo đếm và sấy khô mẫu thân lá định lượng ở nhiệt độ chuẩn qua các giai đoạn sinh trưởng.
Năng suất & Cấu thành	Số bông/khóm, số bông/m², số hạt/bông, tỷ lệ hạt chắc (%), khối lượng 1000 hạt (P1000), năng suất thực thu (NS).	Đếm cấu thành năng suất trên mẫu khóm và gặt thống kê năng suất ô thí nghiệm.
Khí tượng	Nhiệt độ trung bình, ẩm độ không khí, số giờ nắng, lượng mưa, số ngày mưa.	Thu thập từ trạm khí tượng tại huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên (từ tháng 1 đến 10/6/2015).

Phương pháp xử lý số liệu: Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê phân tích phương sai (ANOVA) để so sánh sai khác giữa các công thức ở mức ý nghĩa $P < 0,05$ và $P < 0,01$. Đồng thời, tác giả thực hiện phân tích tương quan tuyến tính Pearson để xác định hệ số tương quan ($r$) giữa các nhóm biến số đất - rễ, rễ - sinh trưởng thân lá, rễ - cấu thành năng suất, và thân lá - cấu thành năng suất qua 5 giai đoạn sinh trưởng.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ vai trò của bộ rễ lúa đối với năng suất, nhu cầu sử dụng nước tiết kiệm trong điều kiện biến đổi khí hậu; xác định mục tiêu tổng quát, mục tiêu cụ thể, ý nghĩa khoa học, ý nghĩa thực tiễn và 3 điểm mới chính của luận án liên quan đến đánh giá định lượng tác động của chế độ nước đến đất, rễ, thân lá, năng suất giống lúa Khang dân 18 và tương tác giữa chế độ nước với phương pháp làm cỏ.

Chương I. Tổng quan tài liệu

Tổng quan 5 nội dung chính: (1) Cơ sở khoa học và khung khái niệm nghiên cứu; (2) Đặc điểm hình thái, giải phẫu (mô khí aerenchyma) và sinh lý hấp thụ nước, khoáng, neo giữ, di truyền (DRO1, WOX11, HDR) của bộ rễ lúa; (3) Điều kiện ngoại cảnh tác động đến rễ lúa gồm các yếu tố vật lý (nhiệt độ, ánh sáng, cơ giới đất, chế độ nước), hóa học ($\text{O}_2$, dung dịch đất, pH, N-P-K), sinh học (mật độ, cỏ dại, vi sinh vật có ích và gây bệnh) và kỹ thuật canh tác (tuổi mạ, làm đất, độ sâu cấy, mật độ cấy, phương pháp làm cỏ, mùa vụ); (4) Mối liên hệ của rễ lúa với sinh trưởng mạ, đẻ nhánh, phát triển thân lá, các yếu tố cấu thành năng suất, hệ số kinh tế và tỷ lệ rễ/thân lá; (5) Mối quan hệ của rễ với khả năng chống chịu lạnh và chịu hạn.

Chương II. Đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết về đối tượng giống lúa Khang dân 18, địa bàn nghiên cứu tại huyện Phú Bình và Đại học Nông Lâm Thái Nguyên; thời gian theo dõi vụ xuân 2015; thiết kế chi tiết 4 thí nghiệm đồng ruộng và chậu vại (TN1 đến TN4); quy trình lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu lý, hóa, vi sinh vật đất; quy trình đào rễ phân tầng (0–5 cm, 5–15 cm, 15–25 cm); quy trình đo đạc các chỉ tiêu sinh trưởng thân lá, cấu thành năng suất; và phương pháp phân tích thống kê phương sai, tương quan Pearson.

Chương III. Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương III trình bày kết quả thực nghiệm qua 5 nhóm nội dung chính:

1. Sự ảnh hưởng của chế độ nước khác nhau đến môi trường đất lúa:

   • Dung trọng đất (Bảng 3.1): Các chế độ nước làm thay đổi độ chặt và dung trọng đất qua các thời kỳ sinh trưởng; chế độ tưới ẩm hoặc ngập khô xen kẽ tạo độ tơi xốp tốt hơn so với ngập nước liên tục.
   • Vi sinh vật đất (Hình 3.1): Quần thể vi sinh vật tổng số (Vts), vi sinh vật hiếu khí (Vhk) và kỵ khí (Vkk) biến động rõ rệt theo chế độ nước. Điều kiện đất thoáng khí làm tăng số lượng vi sinh vật hiếu khí có lợi trong khi ngập nước kéo dài làm gia tăng nhóm vi sinh vật kỵ khí.
   • Hóa tính đất lúa (Bảng 3.2): Ghi nhận sự biến động của $\text{pH}_{\text{KCl}}$, hàm lượng chất hữu cơ (OM), đạm tổng số (Nts), lân tổng số (Pts), kali tổng số (Kts) và dung tích trao đổi cation (CEC) qua các giai đoạn sinh trưởng dưới các công thức cấp nước khác nhau.

2. Ảnh hưởng của chế độ nước đến sự phát triển của bộ rễ và tương quan đất - rễ:

   • Giai đoạn mạ (Thí nghiệm 1, Bảng 3.3): Chế độ cấp nước ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài rễ mạ, số lượng rễ và khả năng tích lũy chất khô của cây mạ trước khi cấy.
   • Giai đoạn sau cấy (Thí nghiệm 2): Động thái số lượng rễ (Hình 3.2), tổng chiều dài rễ (Hình 3.3), đường kính rễ trung bình (Hình 3.4) và tổng khối lượng rễ (Hình 3.5) tăng dần từ khi cấy, đạt đỉnh cao nhất ở giai đoạn trỗ và giảm dần khi lúa chín.
   • Phân bố rễ theo tầng đất: Khối lượng rễ ở tầng 0–5 cm (Hình 3.6), tầng 5–15 cm (Hình 3.7) và tầng 15–25 cm (Hình 3.8) thể hiện rõ xu hướng: chế độ tưới tiết kiệm/ngập khô xen kẽ thúc đẩy rễ ăn sâu xuống tầng 5–15 cm và 15–25 cm, trong khi ngập liên tục khiến rễ tập trung nông ở tầng mặt 0–5 cm.
   • Hệ số tương quan đất - rễ: Thiết lập ma trận tương quan giữa các yếu tố đất với các chỉ tiêu rễ qua 5 thời kỳ: đẻ nhánh (Bảng 3.4), làm đòng (Bảng 3.5), trỗ (Bảng 3.6), chín sáp (Bảng 3.7) và chín (Bảng 3.8).

3. Ảnh hưởng của chế độ nước đến sinh trưởng thân lá và tương quan rễ - thân lá:

   • Động thái sinh trưởng: Số nhánh/khóm (Bảng 3.9), chiều cao cây (Bảng 3.10), tích lũy chất khô thân (Bảng 3.11), tích lũy chất khô lá (Bảng 3.12), tổng tích lũy chất khô Pts (Bảng 3.13) và tỷ lệ khối lượng rễ/chất khô trên mặt đất (Hình 3.9) có sự khác biệt rõ rệt giữa các chế độ nước.
   • Tương quan rễ - sinh trưởng thân lá: Xác định hệ số tương quan giữa số rễ, chiều dài rễ, khối lượng rễ với số nhánh, chiều cao cây và tích lũy chất khô qua các giai đoạn đẻ nhánh (Bảng 3.14), làm đòng (Bảng 3.15), trỗ (Bảng 3.16), chín sáp (Bảng 3.17) và chín (Bảng 3.18).

4. Ảnh hưởng của chế độ nước đến năng suất và các tương quan với năng suất:

   • Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa (Bảng 3.19): Số bông/khóm, số bông/m², số hạt chắc/bông, tỷ lệ hạt chắc, khối lượng 1000 hạt và năng suất thực thu của giống Khang dân 18 đạt giá trị tối ưu ở các công thức quản lý nước hợp lý.
   • Tương quan rễ - năng suất (Bảng 3.20 đến Bảng 3.24; Hình 3.10, Hình 3.11): Khối lượng và chiều dài rễ, đặc biệt là rễ ở các tầng đất sâu tại giai đoạn làm đòng và trỗ, có tương quan thuận có ý nghĩa thống kê với số hạt chắc/bông và năng suất thực thu.
   • Tương quan thân lá - năng suất (Bảng 3.25 đến Bảng 3.29): Khả năng tích lũy chất khô thân lá ở giai đoạn đẻ nhánh và làm đòng đóng góp tỷ lệ quyết định đến số bông hữu hiệu và năng suất hạt.

5. Tương tác giữa chế độ nước và phương pháp làm cỏ (Thí nghiệm 4):

   • Điều kiện khí tượng vụ xuân 2015 tại Phú Bình: Nhiệt độ, ẩm độ, giờ nắng (Bảng 3.30) và lượng mưa (Hình 3.12).
   • Tương tác nước và làm cỏ đến bộ rễ: Số rễ (Bảng 3.31), chiều dài rễ (Bảng 3.32), đường kính rễ (Bảng 3.33), khối lượng rễ (Bảng 3.34) và phân bố rễ ở tầng 0–5 cm (Bảng 3.35), tầng 5–15 cm (Bảng 3.36), tầng 15–25 cm (Bảng 3.37). Phương pháp làm cỏ sục bùn kết hợp tưới tiết kiệm nước kích thích bộ rễ phát triển vượt trội cả về số lượng, khối lượng và độ ăn sâu.
   • Tương tác nước và làm cỏ đến tích lũy chất khô (Bảng 3.38) cùng các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa (Bảng 3.39), khẳng định ưu thế tăng năng suất rõ rệt của công thức kết hợp kỹ thuật canh tác cải tiến.

Kết luận và đề nghị

Tóm tắt các kết luận khoa học rút ra từ các thí nghiệm và đưa ra các đề nghị ứng dụng quy trình quản lý nước và làm cỏ vào sản xuất lúa Khang dân 18 tại địa phương.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

1. Xác định một cách định lượng ảnh hưởng của các chế độ cấp nước khác nhau đến các chỉ số lý tính (dung trọng), hóa tính (pH, OM, Nts, Pts, Kts, CEC) và sinh học (mật độ vi sinh vật tổng số, hiếu khí, kỵ khí) của môi trường đất lúa tại Thái Nguyên.
2. Xác lập hệ thống quy luật biến động về hình thái (số rễ, chiều dài, đường kính) và sự phân bố không gian theo phương thẳng đứng của bộ rễ giống lúa Khang dân 18 qua 3 tầng đất (0–5 cm, 5–15 cm, 15–25 cm) ở từng thời kỳ sinh trưởng dưới tác động của các chế độ nước khác nhau.
3. Thiết lập hệ thống ma trận hệ số tương quan tuyến tính Pearson đa chiều giữa các chỉ tiêu môi trường đất với các chỉ tiêu bộ rễ, giữa bộ rễ với sinh trưởng thân lá và giữa các bộ phận cây lúa với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất thực thu qua 5 giai đoạn sinh trưởng chính (đẻ nhánh, làm đòng, trỗ, chín sáp, chín).
4. Cung cấp bằng chứng thực nghiệm về hiệu ứng tương tác hai nhân tố giữa chế độ quản lý nước và phương pháp làm cỏ sục bùn đối với sự phát triển của hệ thống rễ, tích lũy sinh khối và năng suất lúa.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn và kiến nghị giải pháp

• Đề xuất chế độ tưới nước hợp lý (tưới tiết kiệm/ngập khô xen kẽ thay vì ngập triền miên) cho giống lúa Khang dân 18, giúp tiết kiệm nguồn nước tưới trong bối cảnh biến đổi khí hậu, cải thiện độ thoáng khí của đất và giảm phát thải độc chất vùng rễ.
• Khuyến cáo áp dụng đồng bộ biện pháp tưới nước hợp lý kết hợp làm cỏ sục bùn bằng dụng cụ nhằm phá vỡ độ nén chặt tầng mặt, kích thích bộ rễ ăn sâu xuống tầng đất 15–25 cm, tăng khả năng hút dinh dưỡng và nâng cao năng suất thực thu cho người trồng lúa tại Thái Nguyên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế: Các thí nghiệm trong luận án được triển khai trên một đối tượng giống lúa thuần cụ thể là Khang dân 18 tại địa bàn huyện Phú Bình và Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên trong phạm vi mùa vụ năm 2015. Luận án chưa mở rộng đánh giá định lượng phát thải các loại khí nhà kính ($\text{CH}_4$, $\text{N}_2\text{O}$) cũng như chưa so sánh đối chứng trên các nhóm giống lúa lai hoặc lúa chất lượng cao khác.
• Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục thử nghiệm và hoàn thiện quy trình tưới nước kết hợp làm cỏ sục bùn trên nhiều bộ giống lúa khác nhau ở các tiểu vùng sinh thái nông nghiệp khác nhau của vùng Trung du miền núi phía Bắc; nghiên cứu sâu hơn về cơ chế trao đổi khí và hoạt tính enzyme vùng rễ trong các điều kiện cực đoan của biến đổi khí hậu.

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên thuộc các chuyên ngành Khoa học cây trồng, Nông học, Thổ nhưỡng - Nông hóa, Quản lý tài nguyên đất và Thủy nông nghiệp.
  • Giảng viên giảng dạy các môn học Sinh lý thực vật, Cây lương thực, Kỹ thuật canh tác và Quản lý nước mặt ruộng.
  • Cán bộ khuyến nông, cán bộ kỹ thuật nông nghiệp và các nhà quản lý tài nguyên nước tại các địa phương vùng Trung du và Đồng bằng Bắc Bộ.
• Nội dung có giá trị tham khảo nổi bật: Phương pháp luận nghiên cứu đồng bộ tương tác đất - rễ - cây lúa; phương pháp lấy mẫu đào rễ phân tầng độ sâu (0–5 cm, 5–15 cm, 15–25 cm); hệ thống số liệu thực nghiệm về tương tác nước và làm cỏ (Bảng 3.31 đến Bảng 3.39); hệ thống bảng ma trận tương quan Pearson chi tiết qua 5 giai đoạn phát triển (Bảng 3.4 đến Bảng 3.8; Bảng 3.14 đến Bảng 3.18; Bảng 3.20 đến Bảng 3.29).

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án thực hiện nghiên cứu trên đối tượng giống lúa nào và tại địa bàn nào?
Luận án thực hiện nghiên cứu trên giống lúa thuần Khang dân 18 (Oryza sativa L.), tại địa bàn huyện Phú Bình và Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên.

2. Luận án đánh giá sự phân bố không gian của bộ rễ lúa ở những tầng độ sâu đất cụ thể nào?
Sự phân bố khối lượng và mật độ rễ lúa được luận án đo đạc định lượng theo 3 tầng đất thẳng đứng: tầng mặt từ 0–5 cm (Pr1), tầng giữa từ 5–15 cm (Pr2) và tầng sâu từ 15–25 cm (Pr3).

3. Những chỉ tiêu môi trường đất nào được theo dõi trong các thí nghiệm của luận án?
Luận án theo dõi chỉ tiêu vật lý (dung trọng đất), chỉ tiêu sinh học (mật độ vi sinh vật tổng số Vts, vi sinh vật hiếu khí Vhk, vi sinh vật kỵ khí Vkk) và chỉ tiêu hóa tính đất ($\text{pH}_{\text{KCl}}$, hàm lượng chất hữu cơ OM, đạm tổng số Nts, lân tổng số Pts, kali tổng số Kts và dung tích trao đổi cation CEC).

4. Mối quan hệ tương quan giữa bộ rễ, môi trường đất, sinh trưởng thân lá và năng suất được phân tích qua những thời kỳ sinh trưởng nào?
Các ma trận tương quan Pearson được xác lập qua 5 thời kỳ sinh trưởng chính của cây lúa giống Khang dân 18: (1) Đẻ nhánh, (2) Làm đòng, (3) Trỗ, (4) Chín sáp, và (5) Chín hoàn toàn.

5. Trong Thí nghiệm 4, yếu tố kỹ thuật canh tác nào được đưa vào nghiên cứu tương tác với chế độ tưới nước?
Thí nghiệm 4 là thí nghiệm hai nhân tố đánh giá sự tương tác giữa các chế độ cấp nước khác nhau với các phương pháp làm cỏ (làm cỏ bằng tay và làm cỏ sục bùn bằng dụng cụ) tác động lên bộ rễ, sinh trưởng và năng suất lúa.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của Đặng Hoàng Hà đã cung cấp hệ thống số liệu thực nghiệm toàn diện về ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến các chỉ số lý, hóa, sinh của môi trường đất và động thái phát triển của bộ rễ giống lúa Khang dân 18 tại Thái Nguyên. Kết quả nghiên cứu khẳng định việc áp dụng chế độ tưới nước tiết kiệm hợp lý kết hợp biện pháp làm cỏ sục bùn thúc đẩy bộ rễ ăn sâu xuống các tầng đất 5–15 cm và 15–25 cm, duy trì hoạt động sinh lý rễ đến cuối chu kỳ, qua đó tăng cường tích lũy chất khô và nâng cao năng suất thực thu. Các kết luận khoa học và hệ thống ma trận tương quan được thiết lập trong luận án là cơ sở thực tiễn có giá trị phục vụ công tác nghiên cứu sinh lý cây trồng, xây dựng quy trình canh tác lúa thích ứng với biến đổi khí hậu và quản lý bền vững tài nguyên nước nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Để thực hiện nghiên cứu chúng tôi đưa ra khung khái niệm nghiên cứu nhằm xác định các yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sinh trưởng của bộ rễ lúa như sau: Môi trường đất ảnh hưởng đến bộ rễ lúa Nước Môi trường đất Nước Độ chặt Dinh dưỡng đất Bộ rễ dễ tiêu lúa pH Ô xy Vi sinh Dinh vật dưỡng tổng số Hình 1.1 Sơ đồ mô tả bộ rễ lúa bị ảnh hưởng dưới tác động của nước và các yếu tố trong môi trường đất Nước ảnh hưởng đến môi trường đất và ảnh hưởng đến lý tính như kết cấu, độ chặt của đất, độ pH, dinh dưỡng tổng số và dinh dưỡng dễ tiêu trong đất ( N, P, K), vi sinh vật đất và quá trình cố định/chuyển hóa dinh dưỡng do vi sinh vật đất thực hiện do đó sẽ ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của bộ rễ cũng như ảnh hưởng gián tiếp đến sinh trưởng và năng suất của cây lúa. Đặc điểm hình thái, giải phẫu và sinh lý của bộ rễ lúa 1. Đặc điểm hình thái rễ Hình thái bên ngoài và cấu tạo bên trong của rễ các loài thực vật rất đa dạng, nó phụ thuộc vào chức năng sinh lý của cây và thích ứng với môi trường xung quanh.

Theo Yoshida (1985), chiều dài của rễ lúa tại thời kỳ trỗ có thể đạt 4 15 đến 34 km trên một m2 đất đối với cây lúa nương. Bên cạnh những hình thái đặc trưng rễ lúa cũng mang những nét tương đồng với các loại rễ cây một lá mầm khác. Chính vì vậy, hình thái của rễ cây một lá mầm cũng như hình thái riêng của cây lúa được trình bày dưới đây sẽ đem lại cái nhìn tổng quát hơn khi đi sâu vào tìm hiểu hình thái rễ lúa. Hình thái rễ lúa Rễ là cơ quan chủ yếu trong việc hấp thụ nước và chất dinh dưỡng để chuyển lên các cơ quan phía trên, nhờ đó cây trồng có thể phát triển và đạt năng suất theo mong muốn.

Rễ lúa thuộc loại rễ chùm, có cấu tạo sơ cấp, sau khi lúa nảy mầm, rễ mầm xuất hiện, tồn tại 5 - 7 ngày rồi rụng đi. Từ các đốt trên thân mọc ra các rễ phụ, phát triển nhanh tạo thành rễ chùm, ăn nông. Trong thời gian sinh truởng số luợng và khối luợng rễ tăng dần từ cấy, đẻ nhánh, làm đòng và đạt cao nhất lúc trỗ bông, giảm dần đến khi lúa chín. Rễ lúa hút nuớc, dinh dưỡng nhiều nhất là thời kỳ làm đòng và trỗ bông.

Giai đoạn sinh truởng dinh dưỡng rễ lúa ăn nông chủ yếu tập trung ở tầng đất 0-10 cm. Khi cây lúa buớc sang giai đoạn sinh truởng sinh thực, rễ lúa phát triển mạnh về số luợng, khối luợng và có thể ăn sâu xuống tầng đất 30 - 50cm để hấp thu dinh duỡng ở tầng đất sâu và giữ cho cây bám chắc vào đất, tránh đổ gẫy khi mang đòng. Hệ thống rễ lúa là một hệ thống rễ xơ, có thể chia ra làm 3 nhóm: rễ mầm (seminal root) - rễ mọc ra đầu tiên sau khi hạt nảy mầm, rễ trung diệp (mesocotyl root) - trục giữa các mắt của lá bao mầm và nền của gốc tự do và rễ đốt (nodal root) - rễ sau phôi. Các rễ bên sẽ mọc ra từ 3 nhóm rễ trên (Gowda et al, 2011).

Ba loại rễ trên khác nhau về giải phẫu, nguồn gốc và chức năng. Rễ mầm phát triển 3 tới 5 cm chiều dài sau khi nảy mầm. Trong cây lúa, chỉ có một rễ mầm hoặc rễ phôi và nó là rễ dài nhất trước thời kì ra lá thứ ba (Zhang et al, 2001). Nói chung, rễ mầm có khả năng hấp thụ kém và vai trò của chúng bị giới hạn trong việc hút nước, chất dinh dưỡng trong giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng của cây.

Các rễ trụ được lớn lên từ trục trung diệp (trục giữa các mắt của lá bao mầm và nền của gốc tự do). Các rễ nút là các rễ sau phôi, chúng mọc lên từ các mắt trên nền của thân chính và chồi rễ, mọc sâu trong đất và tạo ra bộ khung cho toàn bộ bộ rễ lúa (Gowda et al, 2011). 5 Theo Hong Wang (2005) có ba loại rễ bên khác nhau đã được tìm thấy ở cây lúa, đó là: + Loại dài: dài và có đường kính lớn (0,2 tới 0,3 mm) có khả năng phân nhánh; + Loại trung bình: dài và có đường kính lớn nhưng không phân nhánh; + Loại ngắn: ngắn và khỏe có đường kính từ 0,035 tới 0,1 mm, không phân nhánh nhưng số lượng rất lớn. Các loại rễ bên rất đa dạng về đặc điểm giải phẫu, có đặc điểm phát triển riêng, và phản ứng trong các môi trường đất khác nhau (Yamauchi et al, 1996).

Mỗi mắt lúa có khoảng 5-25 rễ bất định, chúng mọc dài, nhiều nhánh và lông hút. Tại mỗi mắt có hai vòng rễ: Vòng rễ trên to và khỏe, vòng rễ dưới nhỏ và kém quan trọng, rễ bất định đầu tiên mọc ra từ mắt đầu tiên của trục trung diệp. Hình thái rễ lúa (Yoshida, 1985) 1. Đặc điểm cấu tạo của rễ lúa Rễ lúa cũng có cấu tạo giải phẫu đặc biệt giúp cây lúa thích nghi với điều kiện ngập nước.

Trong rễ lúa, tế bào vỏ trong đứt gẫy tạo ra các mô không khí (aerenchyma) thông với thân và lá. Tuy nhiên sự hình thành các khoang trống này của cây lúa trong môi trường ngập nước cũng là nguyên nhân gây ra việc năng suất lúa giảm khi so sánh giữa ruộng lúa ngập nước liên tục và ruộng theo phương pháp nước cạn xen kẽ. 6 Lớp vỏ trong Hình 1.3 Cấu tạo mặt cắt ngang rễ lúa (Yoshida, 1985) Bên cạnh sự thay đổi về giải phẫu, rễ lúa cũng có những thay đổi về hình thái phù hợp với điều kiện ngập nước. Sự thích nghi về mặt hình thái của rễ lúa có thể kể đến như: sự dày lên của rễ bất định trong điều kiện oxy thấp, số lượng rễ bất định tăng, diện tích bề mặt rễ tăng nhằm tăng diện tích trao đổi giữa không khí và nước (Predeepa-Javahar, 2013); tỉ lệ tương đối của rễ và thân giảm xuống có tác dụng giảm khoảng cách vận chuyển khí trong cây (Barrett-Lennard, 2003); số lượng và chiều dài rễ bên của lúa cũng giảm đi để phù hợp hơn với điều kiện ngập nước; không bào của rễ tự dày lên và chống lại sự ngập nước trong ruộng lúa (Insalud et al, 2006); và việc mất oxy trong rễ lúa được ngăn chặn bằng việc tạo ra một rào cản không khí trong rễ lúa (Colmer et al, 2006).

Trong điều kiện trên đất khô thì số lượng rễ lúa nhiều hơn, khối lượng khô của rễ lớn hơn so với trên đất ngập nước. Giống lúa cạn có số lượng rễ lớn, độ lớn, độ dài và đặc biệt là độ dày vỏ rễ lớn hơn nhiều so với lúa nước. Điều đó giúp cho rễ lúa cạn ăn sâu và phát triển tốt hơn trên đất khô cạn ít nước và đây cũng là đặc tính chịu hạn của lúa cạn. Chiều dày vỏ rễ lớn hơn cũng giúp chúng ta giải thích được một trong những nguyên nhân tại sao lúa cạn phát triển tốt ở ruộng nước, ngược lại lúa nước chỉ phát triển ở ruộng nước mà không phát triển tốt trong điều kiện hạn hán được (Predeepa-Javahar, 2013).

Đặc điểm sinh lý của bộ rễ lúa 1. Một số nghiên cứu về bộ rễ và chức năng hấp thụ nước Yambao và cộng sự (1992) đưa ra giả thuyết rằng rễ có kích thước lớn hơn có khả năng chống hạn cao hơn bởi chúng có bán kính mạch gỗ lớn hơn, kháng dòng nước quanh trục thấp hơn so với các bộ rễ cây khác, do đó có khả năng hấp thụ nước tốt hơn trong các tầng đất sâu. Khi gặp hạn rễ lúa mọc dài hơn, phân bố rộng và sâu vào các lớp đất giúp cây lúa tận dụng được nước dưới sâu. Khi bắt đầu gặp hạn ở giai đoạn cây con, khối lượng rễ và tỉ lệ rễ / thân lá tăng lên, sinh nhiều rễ đốt vì rễ đốt có khả năng đâm xuyên hơn các rễ khác, do đó tăng cường khả năng hấp thụ nước.

Cũng theo đó, nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng khi chịu hạn, rễ mọc dài và phân bố rộng, sâu hơn trong các lớp đất giúp cây trồng tận dụng được dưới nước sâu. Khi nước khan hiếm, chiều dài rễ, số rễ, khối lượng khô của rễ, tốc độ hút nước là các yếu tố quan trọng giúp cây kháng hạn, bảo vệ nguồn nước cho cây sinh trưởng, phát triển tốt nhất. Bên cạnh đó, tế bào rễ có áp suất thẩm thấu cao, sức hút nước lớn (Nguyễn Đình Giao và cộng sự, 1997). Steudle và Peterson (1998) đã tóm tắt “Quá trình vận chuyển tổng hợp” cho quá trình hấp thụ nước, vận chuyển nước trong rễ và chỉ ra rằng sự vận chuyển qua chất nguyên sinh, không bào và tế bào vận chuyển góp phần hấp thụ nước, vận chuyển nước cho cây.

Sự kết hợp các con đường có thể được sử dụng, ví dụ như nước đi vào chất nguyên sinh và có thể sau đó băng qua màng plasma để di chuyển vào trong thành tế bào (Steudle, 2000), việc trao đổi giữa các con đường có thể giúp rễ chỉnh lý khả năng hút nước của chúng thông qua nhu cầu thoát hơi nước trong lá. Khả năng hấp thụ nước của rễ và độ dẫn nước được đánh giá thông qua áp suất rễ. Rễ lúa và chức năng hấp thụ chất dinh dưỡng Sự hấp thụ chất dinh dưỡng của cây dựa vào hai cơ chế: cơ chế chủ động và cơ chế thụ động (Nguyễn Thành Đạt và cộng sự, 2008). Cơ chế thụ động: Rễ cây có thể hút các chất khoáng bằng các cơ chế ít nhiều mang tính thụ động dựa trên quá trình khuyếch tán, quá trình hút bám trao đổi, quá trình phân phối theo cân bằng Donnan.

Cơ chế hút khoáng thụ động không có tính chọn lọc, không phụ thuộc 8 vào hoạt động sinh lý của cây, các chất khoáng đi vào rễ nhờ sự chênh lệch nồng độ các ion trong rễ và ngoài môi trường. Cơ chế chủ động: Sự hút chủ động các nguyên tố khoáng bởi hệ rễ liên quan đến quá trình trao đổi chất của tế bào. Adler (2003) cho rằng kết cấu hóa học của các mô thực vật không thể phản ánh được sự hiện diện của chất dinh dưỡng trong dung dịch đất. Sự khác biệt này là kết quả của sự hấp thụ có lựa chọn và vận chuyển của chất dinh dưỡng bởi hệ thống rễ.