Chương 1 TỎNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu về cây lúa 1.1 Nguồn gốc cây lúa Phân loại học của lúa trong hệ thống phân loại thực vật (Đinh Thế Lộc, 2006). Giới: Plantae — Thực vật Ngành: Angiospemae — Thực vật có hoa Lớp: Monocotyledones — Lớp một lá mầm Bộ: Poales (Graminales) — Hòa thảo Ho: Poaceae (Graminar) — Hòa thảo Họ phụ: Poidae — Hòa thảo ưa nước Chi: Oryza Loai: Oryza sativa L Theo Gurdev (1997), tổ tiên của chỉ lúa Oryza là một loài cây hoang dai trên siêu lục địa Gondwana cách đây ít nhất 130 triệu năm và phát tán rộng khắp các châu lục trong quá trình trôi dat lục địa. Hiện nay có khoảng 21 loài cây hoang dại thuộc chi này và 2 loài lúa đã được thuần hoá là lúa châu A (Oryza sativa) và lúa châu Phi (Oryza glaberrima). Lúa châu A (Oryza sativa) là một loại lúa phổ biến có nguồn gốc tại khu vực xung quanh vùng lưu vực sông Dương Tử của Trung Quốc.
Ở Việt Nam, từ các di chỉ Đồng Đậu và trong đồng Đông Sơn có in hình người giã gạo, cùng với các vỏ trau cháy thành than đã chứng tỏ ngành trồng lúa đã có cách đây 3300 — 4100 năm (Võ Tong Xuân, 1984).2 Đặc điểm sinh thái và sinh trưởng của cây lúa 1.1 Yêu cầu sinh thái đối với cây lúa Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008), đất trồng lúa cần giàu chất dinh dưỡng, nhiều hữu cơ, tơi xốp, thoáng khí, khả năng giữ nước, tầng canh tác dày đề bộ rễ ăn sâu, bám 3 chặt vào đất và huy động nhiều dinh dưỡng nuôi cây. Loại đất thịt hay đất thịt pha sét, ít chua hoặc chua trung tính là thích hợp với cây lúa. Bên cạnh đó, ngưỡng chịu mặn của cây lúa là dưới 2%o, có thể sự dụng nguồn nước bị nhiễm mặn nhẹ dé cung cấp cho cây khi không có nguồn nươc ngọt. Lúa là cây trồng man cảm với mặn, do đó mặn là một trong những nguyên nhân quan trọng làm giảm năng suất.
Nhiệt độ có tác dụng quyết định đến tốc độ sinh trưởng của cây lúa nhanh hay chậm, tốt hay xấu. Trong phạm vi giới hạn (20-30°C), nhiệt độ càng tăng cây lúa phát triển càng mạnh. Nhiệt độ trên 40°C hoặc dưới 17°C, cây lúa phát triển chậm lại. Ánh sáng ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng, phát triển và phát dục của cây lúa trên hai phương diện: cường độ ánh sáng và độ dài chiếu sáng trong ngày (quang kỳ).
Cường độ chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến sự quang hợp của cây, thông thường cây lúa chỉ sử dụng được khoảng 65% năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu vào. Lượng bức xạ trung bình từ 250-300 cal/cm2/ngày thi cây lúa sinh trưởng tốt. Lá là cây ngày ngắn, cho nên quang kỳ ngắn điều khiến sự phát dục của cây lúa, ảnh hưởng đến sự làm dong và trổ bông khi gặp quang kỳ ngắn thích hợp.2 Đặc điểm các giai đoạn sinh trưởng cơ bản của cây lúa. Theo Nguyễn Ngọc Đệ (2008) đời sống cây lúa bắt đầu từ lúc hạt nảy mầm cho đến khi lúa chín.
Có thé chia làm 3 giai đoạn chính: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng đinh dưỡng), giai đoạn sinh sản (sinh trưởng sinh thực) và giai đoạn chín. Giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng): Giai đoạn tăng trưởng bắt đầu từ khi hạt nảy mầm đến khi cây lúa bắt đầu phân hóa đòng. Giai đoạn này, cây phát triển về thân lá, chiều cao tăng dan và ra nhiều ch6i mới (nở bụi). Trong điều kiện đầy đủ dinh dưỡng, ánh sáng và thời tiết thuận lợi, cây lúa có thé bắt đầu nở bụi khi có lá thứ 5 - 6 (Nguyễn Ngọc Dé, 2008).
Giai đoạn sinh sản: Giai đoạn sinh sản bắt dau từ lúc phân hóa đòng đến khi lúa trổ bông. Giai đoạn này kéo dài khoảng 27 - 35 ngày, trung bình 30 ngày và giống lúa dài ngày hay ngắn ngày thường không khác nhau nhiều. Lúc này, số chồi vô hiệu giảm nhanh, chiều 4 cao tăng lên rõ rệt do sự vươn dài của 5 lóng trên cùng. Đòng lúa hình thành và phát triển qua nhiều giai đoạn, cuối cùng thoát ra khỏi be của lá cờ: lúa tré bông.
Trong suốt thời gian này, nếu đầy đủ dinh dưỡng, mực nước thích hợp, ánh sáng nhiều, không sâu bệnh và thời tiết thuận lợi bông lúa sẽ hình thành nhiều hơn và vỏ trau sẽ đạt được kích thước lớn nhất của giống, tạo điều kiện gia tăng trọng lượng hạt sau này (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008). Giai đoạn chín : Giai đoạn chín bắt đầu từ lúc trỗ bông đến lúc thu hoạch. Giai đoạn này trung bình khoảng 30 ngày đối với hầu hết các giống lúa ở vùng nhiệt đới. Tuy nhiên, nếu đất ruộng có nhiều nước, thiếu lân, thừa đạm, trời mưa âm, ít nắng trong thời gian nay giai đoạn chin sẽ kéo dai hon và ngược lại.2 Giới thiệu về giống lúa ST24 Lúa ST24 được lai tạo và nhân rộng từ năm 2010, đến nay ST24 đã được sản xuất rộng rãi ở ĐBSCL và một số địa phương khác.
Giống lúa ST24 có thời gian sinh trưởng từ 100 đến 105 ngày, chiều cao cây 105 - 110 cm, năng suất đạt 6 - 9 tan/ha, thuộc nhóm cao cây trung bình, đẻ nhánh trung bình, lá đòng mo đứng dài, bông dài 26,8 em, bông to, nhiều gié phụ. hat đóng khít, gạo trắng, trong, dài và thon; hàm lượng amylose 16 - 18% thuộc nhóm gạo dẻo, mềm cơm, độ trở hồ thấp (cấp 6 - 7), đặc biệt mùi thơm cấp 2. Giống lúa ST24 là giống lúa chất lượng, tiềm năng năng suất cao, từng được nông dân vùng đồng bằng sông Cửu Long và cả nước biết đến với phẩm chất cơm thơm ngon, đạt giải Gạo ngon Top 3 thế giới tại Hội nghị quốc tế lần thứ IX về thương mại gạo tô chức tại Macao (Trung Quốc) năm 2017 và giải nhất gạo ST24 hữu cơ tại Festival Lúa gạo Việt Nam lần thứ III tại Long An năm 2018. Trong canh tác tự nhiên giống ST24 thường bị dịch hại rất nhẹ, có thé canh tác trong cả vụ Đông Xuân và Hè Thu ở những vùng đất nhiễm mặn đã được ngọt hóa, đất cận giồng cát, đất sản xuất 2 vụ lúa trong năm bị ảnh hưởng lũ nhẹ và vùng luân canh lúa - tôm nước lợ ở một số tỉnh ĐBSCL.
Giống ST24 được nông dân khá ưa thích vì thời gian sinh trưởng không quá dài, tương đương với các giống lúa cao sản khác, lại là giống mới nên ít nhiễm các loại dịch hại và có chất lượng gạo cao, được thị trường ưa chuộng.3 Tình hình đất trồng lúa bị xâm nhập mặn. Xâm nhập mặn hay nhiễm mặn đất là sự tích tụ quá nhiều muối hòa tan trong đất (Jan và cs. Xâm nhập mặn cũng có thể diễn ra khi sự bốc hơi trong sáu đến chín tháng trong một năm lớn hơn lượng mưa. Xâm nhập mặn và hạn hán ngày càng gia tăng, ảnh hưởng đến cuộc sống của người dân, đặc biệt là sản xuất lúa (Nguyễn Phúc Khoa và cs.
Cụ thé, độ mặn ở đồng bằng sông Cửu Long dao động từ 0 đến 24.0 g/l, là vùng trọng điểm sản xuất lúa của cả nước, hàng năm sản xuất trên 50% tổng sản lượng lúa quốc gia và trên 90% lượng gạo xuất khâu (Viện Quy hoạch và Thiết kế nông nghiệp, 2014). Khi nước mặn xâm nhập vào sông, kênh nội đồng có thé khiến ngành nông nghiệp của những khu vực ven biển ĐBSCL bị ảnh hưởng do tình trạng thiếu nước ngọt và đất bị nhiễm mặn. Theo thống kê, có trên 50% diện tích ĐBSCL (39.330 km?) bị nhiễm mặn. ĐBSCL là vùng đang bị tác động nghiêm trọng bởi biến đồi khí hậu, đặc biệt là tác động đến nguồn tài nguyên nước mặt phục vụ cho sản xuất nông nghiệp.
Diễn biến của thời tiết bất lợi ngày càng ảnh hưởng đến hoạt động sản xuất nông nghiệp. ĐBSCL chịu những tác động tiêu cực đáng kể như: xâm nhập mặn sâu, ô nhiễm nguồn nước mặt, lũ lụt, hạn hán kéo dài, cạn kiệt nguồn nước. Trần Quốc Dat và ctv., (2012) đã xây dựng mô hình mô phỏng xâm nhập mặn ĐBSCL dưới tác động mực nước biển dâng và sự suy giảm lượng nước từ thượng nguồn dựa trên cở sỡ đữ liệu của hai năm 1998 và 2005. Kết quả mô phỏng xâm nhập mặn dự đoán đến năm 2030, nếu mực nước biển dâng cao thêm 20 cm và lưu lượng nước mùa kiệt giảm 22% thì xâm nhập mặn trên các sông chính của ĐBSCL sẽ vào sâu hơn 14 km và diện tích xâm nhập mặn mở rộng ra hầu hết các vùng được ngọt hóa thuộc các dự án ngăn mặn.
Xâm nhập mặn và biến đổi khí hậu đã và đang tác động bat lợi, làm ảnh hưởng lớn đến sản xuất nông nghiệp của người dân vùng ĐBSCL, đặc biệt là đối với hoạt động sản xuất lúa gạo. Ước tính đến năm 2050 sản lượng lúa ở ĐBSCL có thể giảm tương ứng 6% (vụ Đông Xuân), 2% (vụ Hè Thu) và 4% (vụ Thu Đông) do các tác nhân từ biến đổi khí hậu và xâm nhập mặn.4 Ảnh hưởng của mặn đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa Sự nhiễm mặn của đất được xem là một trong những vấn đề cần quan tâm bởi sự ảnh hưởng rất lớn đến diện tích và năng suất cây trồng. Tính chất vật lý và hóa hoc của đất mặn rất đa dạng, thay đổi tùy thuộc vào nguồn gốc của hiện tượng mặn, độ pH của đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất, chế độ thủy văn và nhiệt độ. Mặn ức chế sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng bằng cách gây ra một số hạn chế lớn.
Theo Greenway và Munns (1980) stress mặn làm giảm sinh trưởng của cây trồng vì phải chịu 4 loại tác động: (i) Tác động thẩm thấu; (ii) Độc tính ion do hấp thu quá nhiều Na’ va CI; (iii) Mat cân bằng ion đinh dưỡng do nồng độ Na” va Cl cao làm giảm hap thụ KỲ, NO, PsO¿; (iv) Tăng sản xuất các loại oxy phản ứng làm ảnh hưởng đến các đại phân tử. Mặn gây ra những triệu chứng chính cho cây lúa như sự cháy chóp lá, đầu lá bị trắng, chét lá, số chéi thấp, sinh trưởng của rễ kém, tăng số hạt bất thụ, năng suất hạt thấp (Nguyễn Văn Bo, 2010). Mặn ảnh hưởng đến hoạt động sinh trưởng của cây lúa dưới những mức độ thiệt hại khác nhau ở từng giai đoạn sinh trưởng phát triển khác nhau (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lan, 2003). Cây lúa bị nhiễm mặn hấp thu Natri nhiều hơn cây chống chịu, ngược lại cây chống chịu mặn hấp thụ kali nhiều hơn cây bị nhiễm.
Trong quá trình nhiễm mặn, nồng độ K+ trong tế bào được điều tiết tương thích với cơ chế điều tiết áp suất thâm thấu và khả năng tăng trưởng tế bào (Bùi Chí Bửu, Nguyễn Thị Lan, 2003).