HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN VĂN KHOA NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM NÔNG SINH HỌC LIÊN QUAN ĐẾN KHẢ NĂNG CHỊU HẠN VÀ MỘT SỐ BIỆN PHÁP KỸ THUẬT CANH TÁC LÚA CẠN ĐỊA PHƯƠNG TẠI VÙNG TÂY BẮC VIỆT NAM Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 62 62 01 10 Người hướng dẫn khoa học: 1. Nguyễn Thị Kim Thanh NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa dùng bảo vệ để lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Văn Khoa i LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của đồng nghiệp, gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận án, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới PGS. Phạm Văn Cường và TS. Nguyễn Thị Kim Thanh đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Cây lương thực, Khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Dự án JICA-JST-DCG, đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, cán bộ, giảng viên và sinh viên khoa Nông Lâm trường Đại học Tây Bắc, Dự án JICA-TBU đã hỗ trợ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận án. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận án Nguyễn Văn Khoa ii MỤC LỤC Trang Lời cam đoan. ii Mục lục.
iii Danh mục chữ viết tắt. vi Danh mục bảng. vii Danh mục hình. Tính cấp thiết của đề tài.
Mục tiêu nghiên cứu. Phạm vi nghiên cứu. Đối tượng nghiên cưu. Giới hạn phạm vi nghiên cứu.
Những đóng góp mới của đề tài. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài. Ý nghĩa khoa học. Ý nghĩa thực tiễn.
Tổng quan tài liệu. Đặc điểm tự nhiên, khí hậu vùng Tây Bắc. Vị trí địa lý vùng Tây Bắc. Đặc điểm địa hình.
Đặc điểm khí hậu. Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và Việt Nam. Giới thiệu chung về lúa cạn. Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và ở Việt Nam.
Đặc điểm sinh trưởng và chịu hạn ở cây lúa cạn. Đặc điểm sinh trưởng của lúa cạn. Phản ứng của cây lúa đối với các điều kiện hạn khác nhau. Đặc điểm hình thái, giải phẫu liên quan đến khả năng chịu hạn của cây lúa.
Đặc điểm sinh lý liên quan đến khả năng chịu hạn ở cây lúa. Di truyền tính chịu hạn ở cây lúa. Công tác chọn tạo giống lúa cạn. Công tác chọn tạo giống lúa cạn trên thế giới.
Công tác chọn tạo giống lúa cạn, lúa chịu hạn tại Việt nam. Kỹ thuật canh tác lúa cạn. Thời vụ trồng lúa cạn. Sử dụng phân bón ở lúa cạn.
Các ký thuật canh tác khác ở cây lúa cạn. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu. Địa điểm nghiên cứu. Thời gian nghiên cứu.
Đối tượng và vật liệu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Nội dung 1: Tình hình sản xuất và đặc điểm nông sinh học của các mẫu giống lúa cạn thu thập tại vùng Tây Bắc. Nội dung 2: Nghiên cứu các đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn vùng Tây Bắc.
Nội dung 3: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất lúa cạn vùng Tây Bắc. Phương pháp nghiên cứu. Phương pháp điều tra, khảo sát và thu thập mẫu giống lúa cạn. Phương pháp bố trí thí nghiệm và theo dõi các chỉ tiêu.
Kết quả và thảo luận. Tình hình sản xuất và đặc điểm sinh học của các mẫu giống lúa cạn thu thập tại vùng Tây Bắc. Đánh giá hiện trạng sản xuất lúa cạn vùng Tây Bắc. Đặc điểm hình thái, nông học và đa dạng di truyền tập đoàn các mẫu giống lúa cạn vùng Tây Bắc.
Đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn vùng Tây Bắc. Đánh giá khả năng đâm xuyên của rễ mầm. Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn cây con 3 lá. Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn giai đoạn đẻ nhánh và trỗ bông.
Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển và chịu hạn của một số giống lúa cạn trong điều kiện nước trời và điều kiện có tưới. Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác lúa cạn. Hiệu quả sử dụng phân đạm của lúa cạn vùng Tây Bắc. Ảnh hưởng của mật độ trồng và mức phân đạm bón đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa cạn vùng Tây Bắc.
Kết luận và kiến nghị. 124124 Danh mục các công trình công bố. 125125 Tài liệu tham khảo. 126 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt AE Hiệu suất nông học của phân bón B/C Số bông/cây BV Dải bảo vệ CCC Chiều cao cây CDRX3 Chiều dài rễ đâm xuyên qua 3 lớp sáp CĐQH Cường độ quang hợp CĐTN Cường độ thoát nước CHDCND Cộng hòa dân chủ nhân dan ĐC Đối chứng ĐKRX3 Đường kính rễ đâm xuyên qua 3 lớp sáp H/B Số hạt/bông HLNTĐ Hàm lượng nước tương đối HSSDN Hiệu suất sử dụng nước TCDR Tổng chiều dài rễ KLLBHN Khối lượng lá bão hòa nước KLLK Khối lượng lá khô kiệt KLKTL Khối lượng khô thân lá KLKR Khối lượng khô rễ KLLT Khối lượng lá tươi LAI Chỉ số diện tích lá NL Nhắc lại NNTr Giống lúa Nếp Nương Tròn NSCT Năng suất cá thể NSLT Năng suất lý thuyết NSTT Năng suất thực thu NUE Hiệu suất sử dụng nitơ tạo năng suất P1000 Khối lượng 1000 hạt PE Hiệu suất sinh lý của phân bón SPAD Chỉ số đánh giá hàm lượng diệp lục SPD Split plot design TB Trung bình TGST Thời gian sinh trưởng TLC Tỷ lệ hạt chắc TLPH Tỷ lệ cây phục hồi TLRX1 Tỷ lệ rễ đâm xuyên qua 1 lớp sáp TLRX2 Tỷ lệ rễ đâm xuyên qua 2 lớp sáp TLRX3 Tỷ lệ rễ đâm xuyên qua 3 lớp sáp TSR Tổng số rễ UE Hiệu quả sử dụng phân bón WUE Hiệu suất sử dụng nước vi DANH MỤC BẢNG TT Tên bảng Trang 2.
So sánh nhiệt độ mùa đông ở Tây Bắc với các vùng khác. Đặc trưng chế độ mưa ở vùng Bắc Tây Bắc. Đặc trưng chế độ mưa ở vùng Nam Tây Bắc. Diện tích lúa chịu ảnh hưởng của hạn ở châu Á (triệu ha).
Diện tích, năng suất và sản lượng lúa cạn so với tổng diện tích lúa vùng Tây Bắc. Diện tích, năng suất và sản lượng lúa cạn phân theo các tỉnh tại vùng Tây Bắc, năm 2014. Hiện trạng canh tác lúa cạn vùng Tây Bắc. Kết quả thu thập các giống lúa cạn vùng Tây Bắc.
Mật độ cây lúa liên quan đến năng suất lúa cạn vùng Tây Bắc. Mức bón phân liên quan đến năng suất lúa cạn vùng Tây Bắc. Phân loại tập đoàn giống lúa cạn theo dạng hình lúa nếp, lúa tẻ. Phân nhóm tập đoàn các mẫu giống lúa cạn theo thời gian sinh trưởng.
Phân nhóm tập đoàn lúa cạn theo chiều cao và số nhánh hữu hiệu. Phân nhóm tập đoàn các mẫu giống lúa cạn theo chiều dài bông. Phân nhóm tập đoàn các mẫu giống lúa cạn theo kích thước hạt. Năng suất và khả năng chịu hạn của các mẫu giống lúa cạn.
Các chỉ thị SSR cho alen đặc trưng ở 5 mẫu lúa nếp và 7 mẫu lúa tẻ. Đặc điểm một số mẫu giống lúa cạn có triển vọng. Khả năng đâm xuyên của rễ mầm các giống lúa cạn. Khả năng sinh trưởng của thân lá, rễ và sự tích lũy chất khô của cây con khi bị hạn 7 ngày so với đối chứng không hạn.
Hàm lượng proline tích lũy và lượng nước tương đối của cây con khi bị hạn 7 ngàyvà đối chứng không hạn. Tương quan giữa các chỉ tiêu chịu hạn giai đoạn cây con. Cường độ quang hợp (CĐQH) của các mẫu giống lúa cạn trước hạn, khi bị hạn và phục hồi hạn (µmol CO2 /m2 lá/s). Cường độ thoát hơi nước (CĐTN) của các giống lúa cạn trước khi hạn, khi bị hạn và phục hồi hạn (mmol H2O/m2 lá/s).
Chỉ số SPAD các giống lúa khi gây hạn ở các giai đoạn khác nhau. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các giống lúa cạn trong điều kiện gây hạn giai đoạn đẻ nhánh. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cá thể của các giống lúa trong điều kiện gây hạn giai đoạn trỗ bông. Thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số nhánh và tỷ lệ nhánh hữu hiệu của các giống lúa trong điều kiện đủ nước và nước trời.
Chỉ số diện tích lá qua các giai đoạn sinh trưởng của các giống lúa trong điều kiện đủ nước và nước trời (m2lá/m2 đất). Chỉ số diệp lục (SPAD) qua các giai đoạn sinh trưởng của các giống lúa trong điều kiện đủ nước và nước trời. Khả năng tích lũy chất khô qua các giai đoạn sinh trưởng của các giống lúa trong điều kiện đủ nước và nước trời (g chất khô/m2 đất trồng). Các yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa trong điều kiện đủ nước và nước trời.
Năng suất của các giống lúa trong điều kiện đủ nước và nước trời. Hệ số tương quan giữa năng suất thực thu trong điều kiện đủ nước và nước trời với các chỉ tiêu liên quan. Khả năng chịu hạn của các giống lúa trong điều kiện nước trời vụ mùa năm 2014. Ảnh hưởng của mức nitơ bón đến sinh trưởng thân lá ở lúa cạn.
Đặc điểm sinh trưởng thân lá của hai giống lúa cạn .