phần mở đầu (4 trang); chƣơng 1: tổng quan tài liệu (40 trang); chƣơng 2: vật liệu, nội dung và phƣơng pháp nghiên cứu (20 trang); chƣơng 3: kết quả nghiên cứu và thảo luận (90 trang); kết luận và kiến nghị (2 trang). Luận án gồm 36 bảng , 21 hình, 152 tài liệu tham khảo. Trong đó: 56 tài liệu tiếng việt và 96 tài liệu tiếng anh, 110 tài liệu mới trong 5 năm trở lại đây (từ 2013- 2018) chiếm 72,36 %; phần phụ lục gồm 92 trang với 35 hình ảnh thí nghiệm, 33 bảng và các kết quả phân tích thống kê và xử lý số liệu thí nghiệm. 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Nguồn gốc và phân loại cây lúa, lúa nếp. Nguồn gốc cây lúa, lúa nếp.sativa L) thuộc họ hoà thảo (Poaceae), chi Oryza. Ngoài loài lúa trồng O.glaberrima còn 21 loài lúa dại phân bố khắp các vùng nhiệt đới, cận nhiệt đới và ôn đới. Hầu hết các giống lúa trồng hiện nay thuộc loài O.sativa L phân hoá thành 3 kiểu hình là: Indica (trồng ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới), Japonica (trồng ở Nhật Bản, Hàn Quốc và Bắc Trung Quốc) và Javanica (Sharma A và Singh S.
Có nhiều quan điểm khác nhau về nguồn gốc cây lúa. Theo Sampth và Rao (1951), Ting (1993) thì lúa trồng châu Á (O.sativa L) có nguồn gốc từ Trung Quốc và Ấn Độ; Chang T. Lúa trồng châu Á xuất hiện khoảng 8000 năm trƣớc nhƣng chƣa có kết luận chắc chắn về tổ tiên trực tiếp của nó. Theo Civsavn P et al., (2015)[67], Huang X và Han B (2015)[88], lúa trồng châu Á đã trải qua quá trình tiến hóa lâu dài để thích ứng với các môi trƣờng khác nhau từ đó hình thành 3 nhóm chính: Indica, Japonoca và Javanica, có thể dùng một số đặc điểm về hình thái: thân, lá, hạt hoặc hàm lƣợng amyloza, amylopectin, khả năng chịu hạn, lạnh để nhận biết.
Các giống lúa thuộc nhóm Japonica thƣờng có năng suất cao hơn Indica khoảng 0,5- 1tấn/ha (Hoàng Tuyết Minh và cs 2016)[27]. Theo Takane Matsuo (1997), lúa nếp nƣơng là dạng khởi nguồn của lúa trồng, đƣợc tìm thấy đầu tiên ở Assam-Yunnan, nơi lúa nếp chiếm ƣu thế. Watabe (1976) cho rằng: lúa nếp có nguồn gốc từ Lào và vùng Bắc, đông Bắc Thái Lan. Ngoài ra, vùng Shan và Kachin của Myanmar; Kwangsichuang và Yunnan của Trung Quốc; khu vực biên giới Campuchia, Thái Lan và Lào; vùng núi khu vực biên giới giữa Việt Nam và Lào là những vùng trồng nhiều lúa nếp.
6 Cùng quan điểm đó, Chaudhary R. Tuy nhiên, quan điểm của Khush (1997), về sự tiến hóa của 2 loại lúa trồng phổ biến hiện nay đƣợc nhiều nhà khoa học thừa nhận (dẫn theo Nguyễn Văn Vƣơng 2013)[53]. Phân loại lúa, lúa nếp. Từ lâu các nhà khoa học đã dựa vào dạng nội nhũ để phân biệt lúa nếp với lúa tẻ, dựa trên các đặc điểm hình thái, sinh lý để nhận biết các dạng lúa.
Theo IRRI (2013)[91], gạo nếp có hàm lƣợng amyloza thấp (< 5%), việc phân biệt dạng nội nhũ của các giống lúa địa phƣơng giúp cho các nhà quản lý nguồn gen xác định kỹ thuật bảo quản phù hợp. Theo Nguyễn Văn Vƣơng (2013)[53], cấu tạo tinh bột của nội nhũ là căn cứ chủ yếu để phân chia thành lúa nếp và lúa tẻ. Nội nhũ lúa tẻ tích luỹ tinh bột dạng amyloza đƣợc tạo thành bởi các đơn vị glucose nối với nhau bởi các liên kết -1,4 glycozid. Amyloza có cấu trúc xoắn, cứ 6 phân tử glucose nối thành vòng, chuyển thành màu xanh khi nhuộm với Iốt.
Nội nhũ của lúa nếp tích luỹ tinh bột dạng amylopectin với cấu trúc phân nhánh do các đơn vị glucose liên kết với nhau bởi liên kết - 1,4 và 1,6- glycozid, phản ứng với Iốt chuyển màu đỏ tía. Vì vậy, để phân biệt lúa nếp và lúa tẻ ngƣời ta nhuộm tinh bột bằng dung dịch KaliIotđua (KI) 1%. Amyloza Amylopectin Nguồn: Nguyễn Văn Vƣơng, 2013 [53] Hình 1. Cấu trúc hoá học của amyloza và Amylopectin 7 Nguồn: Nguyễn Văn Vƣơng, 2013 [53] Hình 1.
Nội nhũ của lúa nếp và lúa tẻ khi nhuộm KI 1. Nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ lúa và lúa nếp 1. Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ lúa và lúa nếp trên thế giới. Trong những năm qua, sản suất lúa trên thế giới không ngừng tăng về diện tích, sản lƣợng và năng suất (hình 1.
Theo thống kê của tổ chức lƣơng thực thế giới (FAO), tổng sản lƣợng lúa thế giới năm 2015 khoảng 749,1 triệu tấn, tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn). Trong đó, chủ yếu ở khu vực châu Á với 677,7 triệu tấn, chiếm khoảng 90% tổng sản lƣợng. Nguồn: http://thantrau.vn/tinh-hinh-san-xuat-lua-gao-cua-viet-nam/ Hình 1. Diện tích và sản lượng lúa toàn cầu giai đoạn 2006 - 2015 8 Hiện nay, có khoảng 114 nƣớc trồng lúa, tập trung chủ yếu ở châu Á với hơn 90% về diện tích cũng nhƣ sản lƣợng lúa hàng năm.
Do đó, châu Á đƣợc xem nhƣ vựa lúa của thế giới, sản suất lúa tại châu Á tập trung nhiều ở Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Pakistan và Việt Nam (Amita Sharma, 2014)[56]. Hiện nay, cứ sau 14 năm dân số thế giới tăng 1 tỷ ngƣời (Nguyễn Thị Sinh 2016)[33], dự kiến đến năm 2050 tăng gần 3 tỷ ngƣời (Joshua C Stein et al. Để đảm bảo an ninh lƣơng thực toàn cầu thì đến năm 2035, tổng sản lƣợng thóc phải tăng thêm 114 triệu tấn/năm. Tuy nhiên, do ảnh hƣởng của biến đổi khí hậu nên trong những năm tới diện tích trồng lúa sẽ giảm, năng suất trung bình tăng chậm, vấn đề đặt ra với ngành sản xuất lúa nói chung và các nhà nghiên cứu chọn tạo giống lúa nói riêng là phải tiếp tục duy trì năng suất, lấy chất lƣợng bù số lƣợng.
Đặc biệt là cải tiến các giống lúa có sẵn, thêm tính trạng chống chịu sâu bệnh và điều kiện bất thuận, rút ngắn thời gian sinh trƣởng,… Trong những năm qua, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế (IRRI) đã tạo ra hàng ngàn giống lúa mới. Trong đó, giống nếp IRi352 đang đƣợc trồng khá phổ biến ở Việt Nam. Ở Thái Lan, gieo trồng nhiều giống lúa cổ truyền có chất lƣợng cao, các giống lúa cải tiến, ngắn ngày, năng suất cao chiếm tỷ lệ thấp. Thái Lan đứng đầu thế giới về xuất khẩu gạo với các loại gạo hạt thon dài, trắng trong, cơm thơm, ngon và gạo nếp với 4/6 loại gạo chất lƣợng chính trên thị trƣờng thế giới là: Indica hạt dài, Indica hạt dài trung bình, gạo thơm và gạo nếp (dẫn theo Nguyễn Văn Vƣơng 2013)[53].
Ở Lào chủ yếu gieo trồng các giống lúa nếp cải tiến, ngắn ngày, năng suất cao tại các vùng đất thấp, chủ động nƣớc tƣới, các giống cổ truyền đƣợc 9 trồng với diện tích nhỏ ở những vùng đất cao, không chủ động đƣợc nƣớc tƣới. Đây là nguyên nhân chính gây ra hiện tƣợng xói mòn nguồn gen lúa nếp ở Lào. Lúa nếp ở Lào chiếm khoảng 85% tổng sản lƣợng lúa cả nƣớc, Với sản lƣợng này, Lào là nƣớc có sản lƣợng lúa nếp lớn nhất khu vực Đông Nam Á. Ở Campuchia gieo trồng rất nhiều giống lúa nếp với khoảng 8% tổng số các giống lúa gieo cấy, các giống lúa nếp đều cảm quang, trỗ bông vào đầu tháng 10 với chất lƣợng gạo cao (dẫn theo Nguyễn Văn Vƣơng 2013)[53] 1.
Tình hình nghiên cứu, sản xuất lúa, lúa nếp ở Việt Nam. Tình hình sản xuất lúa, lúa nếp. Việt Nam, với khí hậu nhiệt đới gió mùa và bờ biển dài, địa hình phức tạp nên hình thành nhiều vùng canh tác lúa khác nhau. Tùy theo mùa vụ, điều kiện tự nhiên, tập quán canh tác và phƣơng pháp gieo trồng mà nghề trồng lúa nƣớc ta hình thành và phát triển với 3 vùng chính: đồng bằng sông Hồng, đồng bằng ven biển miền Trung và đồng bằng sông Cửu Long.
Diện tích và sản lƣợng lúa của Việt Nam giai đoạn 2010- 2016 Diện tích (triệu ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Năm Tổng Đông Xuân Hè thu Mùa Tổng Đông Xuân Hè Thu Mùa 2010 7,489 3,085 2,436 1,967 40,005 19,216 11,686 9,102 2011 7,655 3,096 2,589 1,969 42,398 19,778 13,402 9,217 2012 7,761 3,124 2,659 1,977 43,737 20,291 13,958 9,487 2013 7,902 3,105 2,810 1,986 44,039 20,069 14,623 9,346 2014 7,816 3,116 2,734 1,965 44,974 20,850 14,479 9,644 2015 7,830 3,112 2,783 1,934 45,105 20,696 14,971 9,438 2016 7,790 3,082 2,806 1,901 43,609 19,404 15,010 9,195 (nguồn: Niên giám thống kê 2016)[30] Trong những năm qua, diện tích trồng lúa của nƣớc ta hàng năm đạt hơn 7 triệu ha với năng suất trung bình đạt hơn 40 triệu tấn/năm. Do ảnh 10 hƣởng của biến đổi khí nên diện tích trồng lúa năm 2014 và 2015 có phần giảm so với 2013. Tuy nhiên, do sử dụng các giống lúa cải tiến, năng suất cao với kỹ thuật thâm canh phù hợp nên sản lƣợng lúa vẫn tăng. Lúa đƣợc sản suất chủ yếu ở vụ đông xuân (chiếm khoảng 45%), ngoài ra còn có vụ hè thu và vụ Mùa (bảng 1.
Ở nƣớc ta, sản xuất lúa không chỉ tạo ra giá trị kinh tế mà còn là một phần không thể thiếu trong đời sống tinh thần của ngƣời dân. Theo Nguyễn Văn Bộ (2016)[5], trong nhiều năm nay, Việt Nam luôn đứng trong tốp 2-3 nƣớc xuất khẩu gạo hàng đầu trên thế giới với thị phần toàn cầu gần 20%. Trong 35 năm qua, năng suất lúa trung bình của Việt Nam tăng 3,68 tấn/ha, tƣơng đƣơng 169,6% gấp 5,75 lần Thái Lan, 46 lần Ấn Độ và bằng 3 lần trung bình của thế giới (bảng 1. Năng suất lúa của Việt Nam và Thế giới Năng suất (tấn/ha) Năm 2015 so với năm1980 Quốc gia/vùng Năng suất tăng Tăng trung 1980 2015 Tấn/ha % bình năm (%) Thế giới 2,75 4,43 1,68 61,1 1,75 Châu Á 2,79 4,57 1,78 63,8 1,82 Mỹ 4,95 8,37 3,42 69,1 1,97 Trung Quốc 4,13 6,89 2,76 66,8 1,91 Ấn Độ 3,49 3,57 0,08 2,29 0,07 Pakistan 2,43 3,33 0,90 37,0 1,06 Nhật Bản 5,13 6,63 1,50 29,2 0,83 Hàn Quốc 4,85 7,22 2,37 48,9 1,40 Thái Lan 1,89 2,53 0,64 33,9 0,97 Việt Nam 2,17 5,85 3,68 169,6 4,85 Nguồn: Nguyễn Văn Bộ (2016)[5] 11 Theo Trần Xuân Định và cs (2016)[15], tính đến tháng 5 năm 2015, cả nƣớc có 379 giống lúa đƣợc phép sản xuất kinh doanh, với 21 giống lúa nếp.
Trong đó, 122 giống không còn trong sản suất. Trong thực tế, một số giống lúa mới đã đƣợc công nhận chính thức nhƣng do thoái hóa nên ít đƣợc gieo trồng, thậm chí không còn trong sản xuất. Ngƣợc lại, nhiều giống lúa địa phƣơng có chất lƣợng cao, đƣợc gieo cấy nhiều năm nhƣng không có hồ sơ nên không đƣợc thống kê (chủ yếu là các giống lúa nếp). Theo thống kê, cả nƣớc đang gieo cấy 18 giống lúa nếp với diện tích khoảng 176 ngàn ha.
Lúa nếp đƣợc trồng chủ yếu ở đồng bằng sông Hồng, trung du miền núi phía Bắc và Bắc Trung Bộ.