Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Con người luôn muốn điều khiển cây trồng theo những mục đích riêng của mình. Phần lớn chúng ta đều hy vọng đạt được năng suất và chất lượng tốt, nhưng thực tế đã chứng minh rằng: Năng suất hay chất lượng cây trồng không chỉ đơn giản được tạo ra do sự cộng gộp đơn thuần tác động của từng yếu tố riêng rẽ mà nó là kết quả tổng hợp tổng hòa của rất nhiều yếu tố: giống, phân bón, bảo vệ thực vật, biện pháp canh tác và điều kiện tự nhiên,… Trong đó, công tác chọn giống là một trong những nhân tố có vai trò quyết định đến sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng. Giống cây trồng nói chung và giống lúa nói riêng, trong sản xuất nông nghiệp chưa thể đáp ứng đầy đủ nhu cầu cũng như mục đích của người sản xuất.
Các trung tâm nghiên cứu giống lúa của các nước và Viện nghiên cứu lúa quốc tế International Rice Research Instiute (IRRI) đã có nhiều công trình nghiên cứu về chọn, tạo giống lúa và đưa ra những giống lúa có đặc trưng như: thời gian sinh trưởng, tính chống chịu sâu, bệnh hại; tính mẫn cảm với quang chu kỳ chiếu sang và những giống có chất lượng gạo cao, thích hợp với điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng và canh tác của từng địa phương khác nhau. Những năm gần đây, do tiến bộ của khoa học kỹ thuật, hàng loạt các giống mới được ra đời; bằng nhiều biện pháp chọn, tạo khác nhau: có giống tạo ra bằng gây đột biến, có giống tạo ra bằng lai xa, chuyển nạp gen, lắp ráp các gen, dung hợp tế bào trần, từ chọn lọc trực tiếp…với các phương pháp chọn lọc tập đoàn, chọn lọc cá thể, chọn lọc hỗn hợp…và một số biện pháp kỹ thuật khác. Mục đích của các nhà chọn, tạo giống là tạo ra được giống có một số đặc điểm như sau: n 4 + Sinh trưởng, phát triển tốt trong điều kiện khí hậu, đất đai và điều kiện canh tác của từng địa phương. + Cho năng suất cao, ổn định qua các năm khác nhau trong giới hạn biến động của thời tiết.
+ Có tính chống chịu tốt với sâu, bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận. + Có chất lượng đáp ứng yêu cầu sử dụng. Chính vì vậy, Vavilop nói: “Chọn giống có thể coi như một khoa học, là một nghệ thuật như một lĩnh vực xác định của nền sản xuất nông nghiệp”. Từ xa xưa con người đã biết thuần hoá các loại cây hoang dại thành các loại cây trồng.
Các kĩ thuật được áp dụng trong trồng trọt cũng ngày càng phát triển. Jones (nhà thực vật học người Mỹ [28] lần đầu tiên báo cáo về sự xuất hiện ưu thế lai (ƯTL) trên những tính trạng số lượng và năng suất lúa. Tuy nhiên, lúa là cây tự thụ phấn điển hình, khả năng nhận phấn ngoài rất thấp, do đó khai thác ƯTL ở lúa đặc biệt khó khăn trong khâu sản xuất hạt lai F1. Những năm đầu của thập kỷ 60, Yuan Long Ping (Trung Quốc) đã cùng đồng nghiệp phát hiện được cây lúa dại bất dục trong loài lúa dại: Oryza fatua spontanea tại đảo Hải Nam.
Sau khi thu về, nghiên cứu, lai tạo, họ đã chuyển được tính bất dục đực dạng hoang dại này vào lúa trồng và tạo ra những vật liệu di truyền mới giúp cho việc khai thác ƯTL thương phẩm. Năm 1974, các nhà khoa học Trung Quốc đã cho ra đời những tổ hợp lai có ưu thế lai cao, đồng thời xây dựng quy trình kỹ thuật sản xuất hạt lai hệ "3 dòng" được hoàn thiện và đưa vào sản xuất năm 1975. Năm 1996, Trung Quốc lại thành công với quy trình sản xuất lúa lai "2 dòng" và đẩy mạnh nghiên cứu lúa lai 1 dòng và lúa lai siêu cao sản nhằm tăng năng suất và sản lượng lúa gạo của đất nước [33]. n 5 Kết quả của các nhà chọn tạo giống Trung Quốc cho thấy: Trên tổng thể hiệu ứng ƯTL biểu hiện theo quy luật: Indica/Japonica > Indica/Javanica > Japonica/Javanica > Indica/Indica > Japonica/Japonica [14].
Các tổ hợp lai năng suất siêu cao đã và sẽ được tạo ra là tổ hợp lai giữa hai loài phụ Indica/Japonica. [29] đã trình diễn tổ hợp lai Peiai 64S/E32, đạt năng suất cao tới 17,1 tấn/ha/vụ. Vì vậy, hiện nay lai xa giữa các loài phụ được sử dụng khá phổ biến ở Trung Quốc, IRRI, Ấn Độ và một số nước khác. Với mục tiêu đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của các dòng lúa lai vụ Mùa 2012 và vụ Xuân 2013 phục vụ chọn tạo giống lúa thuần mới tại trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, với mục đích tạo ra giống lúa thuần mới thay thế những giống lúa hiện có chưa đáp ứng được nhu cầu thực tiễn, cải tiến để đưa giống lúa có năng suất cao, chất lượng tốt vào sản xuất phù hợp với điều kiện của nông dân và vùng sinh thái.
Cần phải tạo ra các dòng, giống lúa triển vọng, tạo ra sản phẩm hàng hoá, sử dụng hợp lý phân bón, thuốc trừ sâu, giống mới có triển vọng song vẫn đảm bảo có năng suất khá, sử dụng nước tưới và các biện pháp kỹ thuật không khác nhiều so với tập quán canh tác của địa phương. Trong thực tế sản xuất thì mỗi giống lúa đều có ưu, nhược điểm song sự chuyển dịch cơ cấu giống lúa như thế nào để giải quyết được nhu cầu cấp bách của người dân nghèo mà vẫn có lợi về mặt tài chính, đem lại hiệu quả kinh tế cao và phù hợp với đặc điểm của vùng sản xuất, của một không gian, thời gian nhất định và được người nông dân chấp nhận và mở rộng. Cơ cấu các giống lúa đang được gieo trồng được chọn dựa trên lợi ích cho đa số người dân, cơ cấu các dòng, giống lúa triển vọng phải được bố trí hợp lý, có độ an toàn, xác suất gặp rủi ro thấp nhất, phù hợp với tập quán canh tác của địa phương, đảm bảo an toàn hệ sinh thái trong vùng. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam 1.
Tình hình sản xuất lúa trên Thế giới Dân số Thế giới không ngừng tăng cao. Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về lương thực, sản xuất lúa gạo trong vài thập kỷ gần đây đã có mức tăng trưởng đáng kể, nhưng phân bố không đều do các trở ngại về tiếp cận lương thực, thu nhập Quốc gia và thu nhập của hộ gia đình không đủ để mua lương thực, sự bất ổn giữa cung cầu, thiệt hại do thiên tai mang lại là những nhân tố khiến cho vấn đề lương thực trở nên cấp thiết hơn lúc nào hết. Tuy tổng sản lượng lúa không ngừng được gia tăng, năm sau cao hơn năm trước nhưng dân số tăng nhanh hơn, nhất là ở các nước đang phát triển, nên lương thực vẫn là vấn đề cấp bách phải quan tâm trong những năm trước mắt cũng như lâu dài. Cây lúa là một loại ngũ cốc có lịch sử lâu đời, trải qua một quá trình biến đổi và chọn lọc từ cây lúa dại thành cây lúa ngày nay.
Cây lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, có khả năng thích ứng rộng nên cây lúa có thể trồng ở nhiều nơi trên Thế giới. Cây lúa trên Thế giới được trồng ở 5 vùng đất chính là: vùng chủ động tưới tiêu, vùng đất thấp chịu nước trời, vùng đất cao, vùng ngập nước, vùng đất ngập do thuỷ triều. Có khoảng 80 triệu ha hoặc 55% diện tích đất trồng lúa của Thế giới được tưới tiêu chủ động trong suốt vụ gieo trồng. Người ta ước tính khoảng 75% sản lượng lúa Thế giới thu từ các vùng được tưới tiêu này.
Trên Thế giới có khoảng trên 100 nước đang trồng lúa nằm ở hầu hết các châu lục với tổng diện tích thu hoạch là 163,4 triệu ha. Cây lúa gắn bó mật thiết với các Quốc gia thuộc Đông Nam Á và Nam Á, trải rộng từ Pakistan đến Nhật Bản. Trong số 25 nước sản xuất lúa chính của Thế giới có 17 nước nằm trong vùng này và 8 nước nằm ngoài vùng (Jay Maclean, 1985). Trên 85% sản lượng lúa trên Thế giới phụ thuộc 8 nước mà những nước này đều tập trung ở Châu Á (gồm Trung Quốc, Ấn Độ, Indonexia, Banladesh, Việt Nam, Thái Lan, Myanmar và Nhật Bản) n 7 Từ năm 1995 đến nay diện tích, năng suất và sản lượng lúa trên Thế giới có tăng nhưng với mức độ chậm, thậm chí sản lượng năm 2003 thấp hơn năm 1999.
Bởi vì giai đoạn này trình độ sản xuất lúa của nhiều nước trên Thế giới đã phát triển tương đối cao, một số nước năng suất đã vượt trần, diện tích khai hoang đã hết, tốc độ chuyển đổi cơ cấu cây trồng tăng, đô thị hoá diễn ra nhanh chóng. Chúng ta thấy được điều này qua bảng 1. Số liệu bảng 1.1 cho thấy diện tích, năng suất và sản lượng lúa của Thế giới ngày một tăng nhưng tốc độ tăng diện tích chậm hơn nhiều so với tốc độ tăng sản lượng, như vậy sản lượng tăng là do tăng năng suất là chủ yếu. Trong những năm gần đây, do việc sử dụng các giống lúa mới cộng với việc áp dụng các biện pháp canh tác và bố trí cơ cấu các trà lúa hợp lý, làm cho sản lượng lúa tăng một cách đáng kể ở hầu hết các Quốc gia trồng lúa.
Tuy vậy, trong tương lai, sản lượng lúa của Thế giới sẽ phải tăng ở mức 1,6%/năm giai đoạn 2000-2025 mới đáp ứng nhu cầu dân số ngày càng tăng của Thế giới. Đối với những nước đứng đầu về sản xuất lúa của Châu Á thì tỷ lệ tăng này đòi hỏi ở mức 2,0%/năm. Đây là nhiệm vụ không dễ của các nhà hoạch định chính sách và các nhà khoa học trong thời gian tới. Sản lượng lúa gạo trong vài thập kỷ gần đây tăng đáng kể: Năm 1970, sản lượng lúa chỉ là 308,8 triệu tấn.
Năm 2001, diện tích lúa của Thế giới là 155 triệu ha, năng suất 37,8 tạ/ha, sản lượng đạt 586,8 triệu tấn. Đến năm 2002 đạt 578,6 triệu tấn. Năm 2003 đạt 581,9 triệu tấn, năm 2004 đạt 607,1 triệu tấn và đến năm 2005 đạt 614 triệu tấn. Năm 2006 đạt 644,1 triệu tấn.
Năm 2007 tăng lên 651,7 triệu tấn. Năm 2008 tăng lên 685 triệu tấn. Năm 2012 tiếp tục tăng lên 718,34 triệu tấn.