Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Trong toàn bộ đời sống của cây lúa có thể chia ra làm ba thời kỳ sinh trưởng, phát triển cơ bản là: sinh trưởng dinh dưỡng, sinh trưởng sinh thực, thời kỳ hình thành hạt và chín. Khi dinh dưỡng ở trạng thái cân đối thì cây sinh trưởng khoẻ mạnh, tạo tiền đề cho năng suất cao, hoặc ngược lại nếu thiếu hoặc mất cân đối dinh dưỡng thì cây sinh trưởng không tốt và chắc chắn cho năng suất thấp. Vì vậy, trong sản xuất lúa gạo muốn đạt được năng suất cao trên cùng một diện tích thì ngoài việc chọn giống ta không thể xem nhẹ các biện pháp kỹ thuật trồng trọt.
Vì nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây phụ thuộc rất nhiều vào việc chúng ta tiến hành các biện pháp kỹ thuật trồng trọt như thế nào. Trong đó việc xác định công thức mật độ và tổ hợp phân bón Đạm - Lân - Kali phù hợp để cây có thể tận dụng được nguồn dinh dưỡng trong đất và hấp thu tối đa được lượng dinh dưỡng chúng ta cung cấp là hết sức quan trọng. Thật vậy, năng suất cuối cùng của cây lúa được quyết định bởi quang hợp trong quần thể ruộng lúa. Do điều kiện ánh sáng, nhiệt độ, ẩm độ, nồng độ CO2 trong ruộng lúa khác hẳn bên ngoài, nên quang hợp của các lá lúa trong quần thể khác hẳn quang hợp của lá lúa trong điều kiện cá thể.
Nếu xét riêng từng cây lúa thì năng suất có thể không cao lắm, nhưng vì số lượng cá thể lớn nên năng suất của toàn ruộng cao. Vì vậy mục đích của nhà nông học là tạo ra quần thể ruộng lúa phát triển tốt chứ không phải cá thể phát triển tốt. Dẫn đến kết luận: Trong ruộng lúa với điều kiện ánh sáng nhất định, mật độ cấy vừa phải, chế độ dinh dưỡng cân đối thì tất cả các cá thể đều có thể phát huy năng lực quang hợp ở mức tối đa. Việc nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ tới năng suất lúa đến nay đã có nhiều tác giả đề cập đến trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Kết quả nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên các giống lúa cao sản đều khẳng định: khi các khâu kỹ thuật khác được duy trì thì chọn một mật độ vừa phải là phương án tối ưu để đạt được số lượng hạt thóc nhiều nhất trên một đơn vị diện tích gieo cấy [19]. Tuy nhiên, mỗi giống lúa trong mỗi điều kiện sinh thái khác nhau thì mức độ 15 n phản ứng với các mật độ gieo và liều lượng dinh dưỡng khác nhau cũng rất khác nhau. Do đó tìm ra một quy trình kỹ thuật gieo cấy có mật độ và lượng phân bón thích hợp cho một giống lúa là việc làm cần thiết và đòi hỏi phải có thời gian. Đến nay, việc tiến hành thử nghiệm để tìm ra các mật độ tổ hợp phân bón phù hợp nhất cho một giống cây trồng trên một khu vực đã và đang diễn ra rất cẩn thận và khẩn trương.
Công việc đó nhằm tạo điều kiện thuận lợi nhất cho cây trồng có thể phát huy hết tiềm năng về năng suất và chất lượng, mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất. Ở nước ta lúa cạn đã tồn tại từ lâu đời, cung cấp một lượng lớn lương thực cho nhân dân vùng cao. Đây là nguồn gen quí trong lai tạo và chọn giống lúa do lúa cạn có những đặc tính nông học đặc biệt, khác với những cây trồng khác giúp lúa cạn được phân bố rộng hơn. Qua nhiều nghiên cứu về lúa cạn cho thấy lúa cạn được hình thành từ lúa tiên, phát triển theo hướng chín sớm, có khả năng chống chịu tốt với hạn, nhất là hạn cuối vụ mùa, chống chịu sâu bệnh và chịu đất nghèo dinh dưỡng, thích nghi cao với điều kiện sinh thái khó khăn [22].
Nhưng thực tế các công trình nghiên cứu về giống và các biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp cho các giống lúa cạn này còn rất hạn chế. Chủ yếu người dân vùng cao canh tác các giống lúa này theo lối truyền thống và tự phát. Như vậy, việc nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật trồng trọt, nhất là về mật độ gieo cấy trong một nền dinh dưỡng cân đối phù hợp cho một giống lúa cạn trong một khu vực nhất định nhằm đánh giá khách quan, chính xác tiềm năng của giống và nhanh chóng đưa giống ra sản xuất đại trà, phù hợp với hệ thống thâm canh là công việc cấp thiết và sẽ mang hiệu quả. Một số khái niệm về lúa cạn Trên thế giới có nhiều cách định nghĩa về lúa cạn.
Theo định nghĩa tại Hội thảo nghiên cứu lúa cạn ở Bonake, Bờ Biển Ngà (1982) thì “lúa cạn được trồng trên đất thoát nước, không có sự tích trữ nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không đắp bờ, chỉ được tưới nhờ mưa tự nhiên” [57].P lúa cạn được coi là lúa trồng trong mùa mưa trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng được đắp bờ hoặc không có bờ và không có lượng nước dự trữ thường xuyên trên bề mặt. Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn mà xuất hiện các biến dị chịu hạn ngày càng cao. Vì vậy giống lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường khi ở ruộng nước [58]. Theo Nguyễn Đức Thạnh lúa cạn (upland rice) là lúa trồng trong mùa mưa trên chân đồi bãi không giữ nước, được hình thành theo hướng thời gian sinh trưởng rút ngắn, gieo sớm và chịu được hạn [36].
Nguyễn Gia Quốc (1994) chia lúa cạn thành 2 dạng: - Lúa cạn thực sự hay còn gọi là lúa nương (rẫy), là loại trồng trên các triền dốc của đồi núi, không có bờ ngăn nước, luôn không có nước ở chân, cây lúa sống nhờ nước trời. - Lúa cạn không hoàn toàn hay lúa nước trời là loại lúa trồng ở triền thấp không có hệ thống tưới tiêu chủ động, cây sống hoàn toàn bằng lượng nước mưa tại chỗ, có thể có nước dự trữ trên bề mặt ruộng và cung cấp nước cho cây lúa vào một thời điểm nào đó [28]. Theo Nguyễn Thị Lẫm và cs lúa cạn ngày nay bao gồm hai nhóm: - Giống lúa cạn cổ truyền - Nhóm giống lúa cạn mới lai tạo mang những đặc điểm quí của lúa nước và lúa cạn [20]. Nguồn gốc lúa cạn Cây lúa nói chung và lúa cạn nói riêng là một trong những cây trồng cổ xưa nhất của loài người.
Có nhiều ý kiến khác nhau về sự xuất hiện của lúa trồng. Nhiều ý kiến thống nhất cho rằng lúa trồng xuất hiện ở châu Á cách đây 8. Tổ tiên trực tiếp của lúa trồng châu Á (Oryza sativa L.) vẫn còn chưa có những kết luận chắc chắn. 17 n Một số tác giả như Sampath và Rao (1951) [71], Oka (1974) [68] cho rằng O.sativa được tiến hóa từ lúa dại lâu năm O.rufipogon, còn các tác giả khác như Chang (1976) [50] lại cho rằng O.sativa được tiến hóa từ lúa dại hàng năm O.
Các nhà khoa học Nhật Bản như Oka (1988) [69], Morshima và cộng sự (1992) [66] cho rằng kiểu trung gian giữa O.nivara giống với tổ tiên lúa trồng O.sativa hơn chính các loài lúa dại nhiều năm hoặc hàng năm.sativa có nguồn gốc xuất xứ từ Trung Quốc (Decadolle A. Theo công bố của Chang (1976) [50] thì O.sativa xuất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Ganges dưới chân núi Himalaya qua Myanmar, Bắc Thái Lan, Lào đến Việt Nam và Nam Trung Quốc. Ông còn cho rằng lúa Indica phát sinh từ vùng Nepal, Myanmar, Vân Nam (Trung Quốc) đến khu vực sông Hoàng Hà và từ Việt Nam phát tán dần lên tận lưu vực sông Dương Tử, từ đó phát sinh những biến dị thích ứng và hình thành các chủng chịu lạnh Japonica (hoặc O. Từ Trung Quốc Japonica được hình thành rồi lan qua Triều Tiên sang Nhật Bản.
Lúa Indica phát tán xuống phía Nam tới Malaysia và lên phía Bắc tới miền Trung Trung Quốc. Loại hình hạt dài, rộng và dày thuộc kiểu Javanica (Bulu hoặc Gundil) được hình thành ở Indonesia là sản phẩm của quá trình chọn lọc tự nhiên từ Indica. Kiểu Javanica từ đây chuyển qua Philippines, Đài Loan đến Ryukyus của Nhật Bản. Nguyễn Thị Lẫm [20] và nhiều tác giả khác đều cho rằng nguồn gốc lúa cạn là từ lúa nước.
Trong quá trình phát triển do có sự thay đổi về điều kiện đất đai và yêu cầu về lương thực của con người, cây lúa đã phát triển lên những vùng cao hơn. Sống trong điều kiện đó cây lúa có một số biến đổi thích nghi với hoàn cảnh khô hạn. Dần dần qua nhiều thế hệ đã hình thành nên nhóm lúa cạn. Lúa cạn phân bố rất rộng, có khả năng chịu rét cao và được trồng ở miền núi có độ cao 2.700 m so với mặt biển.
Giữa lúa nước và lúa cạn tuy có khác nhau về yêu cầu nước, khả năng chịu hạn khi thiếu nước, đặc biệt ở thời kỳ sinh trưởng từ làm đòng đến chín, khác nhau về một số đặc điểm sinh thái, hình thái phù hợp với điều kiện sống khác nhau, nhưng giữa chúng vẫn còn vết tích chung về cấu tạo giải phẫu. Những điều đó chứng tỏ chúng có mối quan hệ với nhau. Do 18 n đặc điểm của hai nhóm lúa này khác nhau nên yêu cầu kỹ thuật canh tác cũng khác nhau. Lúa cạn là lúa trồng trong mùa mưa, trên đất cao, đất thoát nước tự nhiên, trên những chân ruộng không đắp bờ hay không có bờ và không có nước dự trữ trên bề mặt.
Lúa cạn được hình thành và phát triển để thích nghi với những vùng trồng lúa thường gặp hạn. Như vậy những giống lúa cạn có khả năng trồng ở đất cạn vẫn sinh trưởng bình thường trên ruộng có nước. Những kết quả nghiên cứu về mật độ và số dảnh cấy Năng suất ruộng lúa do số bông/đơn vị diện tích, số hạt/bông và khối lượng của hạt quyết định. Trong đó mật độ cấy có liên quan đến quá trình hình thành bông lúa, là một trong các yếu tố quyết định đến số bông/đơn vị diện tích, do đó là yếu tố rất quan trọng quyết định đến năng suất.
Năng suất lý thuyết (tạ/ha) = (Bông/m2 × Số hạt chắc/bông × P1000 hạt) /10. Một quần thể ruộng lúa có nhiều bông trước hết mỗi cá thể phải đẻ nhiều nhánh, tỷ lệ nhánh thành bông cao. Muốn có nhiều hạt chắc trước hết bông lúa phải có nhiều hoa, quá trình thụ phấn, thụ tinh bình thường, tỷ lệ hạt mẩy cao. Khối lượng hạt là chỉ tiêu ổn định do yếu tố di truyền của từng giống quyết định.