Luận văn 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

Lúa cạn đóng vai trò quan trọng trong an ninh lương thực ở vùng Tây Bắc Việt Nam, nơi điều kiện canh tác… 208 trang · Học viện Nông nghiệp Việt Nam · 2016.

• Tác giả: Nguyễn Văn Khoa
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Văn Cường
• Trường học: Học viện Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên Cứu Đặc Điểm Nông Sinh Học Của Giống Lúa Cạn Tại Vùng Tây Bắc Việt Nam
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Danh mục chữ viết tắt
• Danh mục bảng
• Danh mục hình
• Tính cấp thiết của đề tài
• Mục tiêu nghiên cứu
• Phạm vi nghiên cứu
• Đối tượng nghiên cứu
• 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
• 1. Tổng quan tài liệu
• 1.1. Đặc điểm tự nhiên, khí hậu vùng Tây Bắc
• 1.1.1. Vị trí địa lý vùng Tây Bắc
• 1.1.2. Đặc điểm địa hình
• 1.1.3. Đặc điểm khí hậu
• 1.2. Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.1. Giới thiệu chung về lúa cạn
• 1.2.2. Tình hình sản xuất lúa cạn trên thế giới và ở Việt Nam
• 1.3. Đặc điểm sinh trưởng và chịu hạn ở cây lúa cạn
• 1.3.1. Đặc điểm sinh trưởng của lúa cạn
• 1.3.2. Phản ứng của cây lúa đối với các điều kiện hạn khác nhau
• 1.3.3. Đặc điểm hình thái, giải phẫu liên quan đến khả năng chịu hạn của cây lúa
• 1.3.4. Đặc điểm sinh lý liên quan đến khả năng chịu hạn ở cây lúa
• 1.3.5. Di truyền tính chịu hạn ở cây lúa
• 1.4. Công tác chọn tạo giống lúa cạn
• 1.4.1. Công tác chọn tạo giống lúa cạn trên thế giới
• 1.4.2. Công tác chọn tạo giống lúa cạn, lúa chịu hạn tại Việt Nam
• 1.5. Kỹ thuật canh tác lúa cạn
• 1.5.1. Thời vụ trồng lúa cạn
• 1.5.2. Sử dụng phân bón ở lúa cạn
• 1.5.3. Các kỹ thuật canh tác khác ở cây lúa cạn
• 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.4.1. 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
• 2.4.2. 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
• 2.4.3. Nội dung 3: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật nâng cao năng suất lúa cạn vùng Tây Bắc
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp điều tra, khảo sát và thu thập mẫu giống lúa cạn
• 2.5.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm và theo dõi các chỉ tiêu
• 3. Kết quả và thảo luận
• 3.1. Tình hình sản xuất và đặc điểm sinh học của các mẫu giống lúa cạn thu thập tại vùng Tây Bắc
• 3.1.1. Đánh giá hiện trạng sản xuất lúa cạn vùng Tây Bắc
• 3.1.2. Đặc điểm hình thái, nông học và đa dạng di truyền tập đoàn các mẫu giống lúa cạn vùng Tây Bắc
• 3.2. Đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của một số giống lúa cạn vùng Tây Bắc
• 3.2.1. Đánh giá khả năng đâm xuyên của rễ mầm
• 3.2.2. Đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn cây con 3 lá
• 3.2.3. Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn giai đoạn đẻ nhánh và trỗ bông
• 3.2.4. 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
• 3.3. Nghiên cứu biện pháp kỹ thuật canh tác lúa cạn
• 3.3.1. Hiệu quả sử dụng phân đạm của lúa cạn vùng Tây Bắc
• 3.3.2. 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
• Danh mục các công trình công bố
• Tài liệu tham khảo

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Giống Lúa Cạn Tây Bắc Tiềm Năng Thách Thức

Lúa cạn đóng vai trò quan trọng trong an ninh lương thực ở vùng Tây Bắc Việt Nam, nơi điều kiện canh tác còn nhiều khó khăn. Tuy nhiên, năng suất lúa cạn còn thấp do nhiều yếu tố, bao gồm giống chưa phù hợp, kỹ thuật canh tác lạc hậu và đặc biệt là tình trạng thiếu nước. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá đặc điểm nông sinh học của các giống lúa cạn địa phương, từ đó tìm ra những giống có khả năng chịu hạn tốt, năng suất ổn định, góp phần nâng cao đời sống của người dân. Việc nghiên cứu giống lúa cạn không chỉ là vấn đề khoa học mà còn mang ý nghĩa kinh tế - xã hội sâu sắc đối với vùng Tây Bắc.

1.1. Vai trò của lúa cạn trong sản xuất nông nghiệp vùng Tây Bắc

Lúa cạn là cây trồng quan trọng, đặc biệt ở những vùng đất dốc, thiếu nước tưới. Nó cung cấp nguồn lương thực chính cho người dân địa phương và góp phần vào sự đa dạng sinh học của hệ thống nông nghiệp. Tuy nhiên, năng suất lúa cạn còn thấp so với tiềm năng do nhiều yếu tố hạn chế, đòi hỏi cần có những nghiên cứu chuyên sâu để cải thiện.

1.2. Các yếu tố hạn chế năng suất lúa cạn tại Tây Bắc

Năng suất lúa cạn ở Tây Bắc bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm: (1) Giống chưa được chọn lọc kỹ càng, khả năng chịu hạn kém; (2) Kỹ thuật canh tác lạc hậu, chưa áp dụng các biện pháp giữ ẩm; (3) Tình trạng thiếu nước tưới, đặc biệt trong mùa khô; (4) Sâu bệnh hại gây ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây lúa.

II. Thách Thức Canh Tác Lúa Cạn Việt Nam Hạn Hán Biến Đổi Khí Hậu

Biến đổi khí hậu đang gây ra những tác động tiêu cực đến sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là đối với cây lúa cạn. Tình trạng hạn hán kéo dài, nhiệt độ tăng cao, lượng mưa thất thường làm giảm năng suất và chất lượng lúa cạn. Do đó, việc nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của các giống lúa cạn để tìm ra những giống có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu là vô cùng cấp thiết. Cần có những giải pháp canh tác bền vững, giúp người dân ứng phó với những thách thức này.

2.1. Tác động của biến đổi khí hậu đến sản xuất lúa cạn

Biến đổi khí hậu gây ra nhiều tác động tiêu cực đến sản xuất lúa cạn, bao gồm: (1) Tăng tần suất và cường độ hạn hán; (2) Thay đổi lượng mưa và phân bố mưa; (3) Tăng nhiệt độ, gây stress nhiệt cho cây lúa; (4) Gia tăng nguy cơ sâu bệnh hại.

2.2. Vai trò của giống lúa cạn chịu hạn trong ứng phó biến đổi khí hậu

Giống lúa cạn chịu hạn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các giống này có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện thiếu nước, giúp giảm thiểu rủi ro mất mùa cho người dân.

2.3. Nghiên cứu giống lúa cạn kháng hạn Giải pháp cho tương lai

Việc nghiên cứu giống lúa cạn kháng hạn là một giải pháp quan trọng để đảm bảo an ninh lương thực trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Các nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm và phát triển các giống lúa có khả năng chịu hạn tốt, năng suất ổn định và chất lượng cao.

III. Phương Pháp Đánh Giá Đặc Điểm Nông Sinh Học Lúa Cạn Chi Tiết

Nghiên cứu sử dụng phương pháp đánh giá toàn diện các đặc điểm nông sinh học của giống lúa cạn, bao gồm: (1) Đánh giá hình thái, nông học theo tiêu chuẩn IRRI; (2) Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR; (3) Nghiên cứu khả năng đâm xuyên của rễ mầm; (4) Đánh giá khả năng chịu hạn ở giai đoạn cây con; (5) Nghiên cứu khả năng quang hợp và thoát hơi nước. Các phương pháp này giúp xác định chính xác những đặc điểm liên quan đến khả năng chịu hạn của lúa cạn.

3.1. Đánh giá hình thái và nông học giống lúa cạn theo tiêu chuẩn IRRI

Việc đánh giá hình thái và nông học giống lúa cạn theo tiêu chuẩn IRRI giúp thu thập thông tin chi tiết về các đặc điểm như chiều cao cây, số nhánh, thời gian sinh trưởng, hình dạng hạt, năng suất và khả năng chống chịu sâu bệnh.

3.2. Phân tích đa dạng di truyền lúa cạn bằng chỉ thị phân tử SSR

Phân tích đa dạng di truyền bằng chỉ thị phân tử SSR giúp xác định mối quan hệ di truyền giữa các giống lúa cạn, từ đó lựa chọn những giống có nguồn gen quý hiếm để phục vụ công tác chọn tạo giống.

3.3. Nghiên cứu khả năng đâm xuyên của rễ mầm lúa cạn

Khả năng đâm xuyên của rễ mầm là một yếu tố quan trọng giúp cây lúa cạn hấp thụ nước và dinh dưỡng trong điều kiện đất khô hạn. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp đặc biệt để đánh giá khả năng này.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu Giống Lúa Cạn Tây Bắc Tiềm Năng Chịu Hạn

Nghiên cứu đã xác định được một số giống lúa cạn địa phương có khả năng chịu hạn tốt, năng suất ổn định trong điều kiện canh tác nhờ nước trời tại Tây Bắc. Các giống này có đặc điểm chung là bộ rễ phát triển mạnh, khả năng đâm xuyên của rễ mầm tốt, khả năng quang hợp và thoát hơi nước hiệu quả. Đây là những nguồn gen quý giá để phục vụ công tác chọn tạo giống lúa cạn chịu hạn.

4.1. Xác định các giống lúa cạn địa phương có khả năng chịu hạn tốt

Nghiên cứu đã xác định được một số giống lúa cạn địa phương có khả năng chịu hạn tốt, dựa trên các chỉ tiêu như khả năng sinh trưởng và phát triển trong điều kiện thiếu nước, năng suất ổn định và khả năng phục hồi sau hạn.

4.2. Phân tích đặc điểm nông sinh học của các giống lúa cạn chịu hạn

Các giống lúa cạn chịu hạn có đặc điểm chung là bộ rễ phát triển mạnh, khả năng đâm xuyên của rễ mầm tốt, khả năng quang hợp và thoát hơi nước hiệu quả, khả năng tích lũy proline cao.

4.3. Đánh giá tiềm năng năng suất của các giống lúa cạn chịu hạn

Các giống lúa cạn chịu hạn có tiềm năng năng suất ổn định trong điều kiện canh tác nhờ nước trời, giúp đảm bảo an ninh lương thực cho người dân địa phương.

V. Kỹ Thuật Canh Tác Lúa Cạn Năng Suất Cao Bí Quyết Từ Chuyên Gia

Nghiên cứu đề xuất một số biện pháp kỹ thuật canh tác giúp nâng cao năng suất lúa cạn tại Tây Bắc, bao gồm: (1) Chọn giống phù hợp với điều kiện địa phương; (2) Áp dụng kỹ thuật làm đất tối thiểu; (3) Sử dụng phân bón hợp lý; (4) Quản lý nước hiệu quả; (5) Phòng trừ sâu bệnh hại kịp thời. Việc áp dụng đồng bộ các biện pháp này sẽ giúp tăng năng suất và hiệu quả kinh tế cho người trồng lúa cạn.

5.1. Lựa chọn giống lúa cạn phù hợp với điều kiện địa phương

Việc lựa chọn giống lúa cạn phù hợp với điều kiện địa phương là yếu tố quan trọng nhất để đảm bảo năng suất cao. Cần chọn những giống có khả năng chịu hạn tốt, thời gian sinh trưởng phù hợp và năng suất ổn định.

5.2. Kỹ thuật làm đất tối thiểu cho lúa cạn Hướng dẫn chi tiết

Kỹ thuật làm đất tối thiểu giúp giữ ẩm cho đất, giảm thiểu xói mòn và tiết kiệm chi phí sản xuất. Cần áp dụng các biện pháp như cày rạch, làm cỏ bằng tay hoặc sử dụng thuốc diệt cỏ.

5.3. Sử dụng phân bón hợp lý cho lúa cạn Liều lượng và thời điểm

Sử dụng phân bón hợp lý giúp cung cấp đầy đủ dinh dưỡng cho cây lúa cạn, tăng năng suất và chất lượng. Cần bón phân cân đối giữa đạm, lân và kali, và bón đúng thời điểm.

VI. Kết Luận Triển Vọng Phát Triển Bền Vững Lúa Cạn Tây Bắc

Nghiên cứu đã góp phần làm sáng tỏ những đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của giống lúa cạn tại Tây Bắc, đồng thời đề xuất những giải pháp kỹ thuật canh tác giúp nâng cao năng suất và hiệu quả kinh tế. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về di truyền tính chịu hạn của lúa cạn, cũng như phát triển các giống mới có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu. Phát triển lúa cạn bền vững sẽ góp phần quan trọng vào việc đảm bảo an ninh lương thực và nâng cao đời sống cho người dân vùng Tây Bắc.

6.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu về đặc điểm nông sinh học lúa cạn

Nghiên cứu đã xác định được một số giống lúa cạn địa phương có khả năng chịu hạn tốt, năng suất ổn định và có những đặc điểm nông sinh học đặc trưng liên quan đến khả năng chịu hạn.

6.2. Đề xuất các giải pháp phát triển lúa cạn bền vững tại Tây Bắc

Cần có những giải pháp đồng bộ để phát triển lúa cạn bền vững tại Tây Bắc, bao gồm: (1) Chọn tạo và nhân giống lúa chịu hạn; (2) Áp dụng kỹ thuật canh tác tiên tiến; (3) Xây dựng hệ thống tưới tiêu hợp lý; (4) Hỗ trợ người dân về vốn và kỹ thuật.

6.3. Hướng nghiên cứu tiếp theo về lúa cạn và khả năng chịu hạn

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về di truyền tính chịu hạn của lúa cạn, cũng như phát triển các giống mới có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu. Đồng thời, cần nghiên cứu các biện pháp canh tác giúp tăng cường khả năng chịu hạn của cây lúa.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Cây lúa (Oryza sativa L.) giữ vị trí thiết yếu trong hệ thống an ninh lương thực toàn cầu và tại Việt Nam. Theo thống kê của FAO (2015), năm 2014 sản lượng lúa của Việt Nam đạt trên 44 triệu tấn, đứng thứ 5 thế giới, duy trì vị thế nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 thế giới. Bên cạnh lúa nước, lúa cạn chiếm vị trí quan trọng trong đời sống của đồng bào dân tộc thiểu số tại các vùng cao, vùng sâu. Toàn vùng Tây Bắc có khoảng 53,2 nghìn ha lúa cạn, chiếm 36,9% tổng diện tích trồng lúa toàn vùng (trong đó tỉnh Sơn La chiếm trên 30 nghìn ha). Canh tác lúa cạn tại đây đối mặt với nhiều bất thuận: điều kiện địa hình chia cắt phức tạp, khí hậu phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời, thiếu nguồn giống đạt chuẩn, tập quán đầu tư phân bón thấp và kỹ thuật canh tác chưa đồng bộ. Hệ quả là năng suất lúa cạn vùng Tây Bắc chỉ đạt mức 10 – 14 tạ/ha (1,03 – 1,35 tấn/ha). Các giống lúa địa phương tuy sở hữu nguồn gen chống chịu hạn quý giá nhưng có nhược điểm cao cây, thời gian sinh trưởng dài, năng suất thấp, đồng thời đang bị thoái hóa, lẫn tạp và có nguy cơ thất thoát nguồn gen.

Khoảng trống nghiên cứu được tác giả xác định là: các chương trình chọn tạo giống lúa chịu hạn trên thế giới và tại Việt Nam chưa tạo ra được nhiều giống lúa cạn thương mại phổ biến; các công trình nghiên cứu lúa cạn trong nước trước đây chủ yếu triển khai tại Hà Nội, Thái Nguyên, Cao Bằng, Bắc Kạn và Tây Nguyên; tại khu vực Tây Bắc chưa có công trình nào đánh giá một cách toàn diện và có hệ thống về đặc điểm nông sinh học, khả năng chịu hạn ở các cấp độ hình thái - sinh lý - di truyền phân tử gắn với hoàn thiện kỹ thuật canh tác.

Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của luận án được xác định cụ thể:

1. Mục tiêu nghiên cứu: Thu thập, xác định đặc tính nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn của các giống lúa cạn địa phương và đề xuất một số biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp với điều kiện nhờ nước trời tại vùng Tây Bắc Việt Nam.
2. Đối tượng nghiên cứu: Tập đoàn các mẫu giống lúa cạn địa phương thu thập tại vùng Tây Bắc Việt Nam (gồm 88 mẫu giống lúa nếp và lúa tẻ) cùng giống lúa đối chứng cải tiến LC93-1.
3. Phạm vi nghiên cứu:
   • Phạm vi không gian: Khảo sát, thu thập và triển khai thực nghiệm tại 3 tỉnh thuộc vùng Tây Bắc gồm Sơn La, Điện Biên và Lai Châu; kết hợp phân tích chuyên sâu tại phòng thí nghiệm của Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Khoa Nông Lâm - Trường Đại học Tây Bắc.
   • Phạm vi thời gian: Các nội dung nghiên cứu thực địa và thực nghiệm được tiến hành liên tục từ năm 2012 đến năm 2015.
   • Giới hạn nội dung: Đánh giá hình thái, nông học, đa dạng di truyền phân tử; đánh giá khả năng chịu hạn giai đoạn mầm, cây con 3 lá, giai đoạn đẻ nhánh và trỗ bông; nghiên cứu đặc tính hấp thu, đồng hóa đạm và ảnh hưởng của mật độ gieo trồng, mức bón đạm đến năng suất lúa cạn.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước theo 5 nhóm nội dung chính:

1. Khái niệm và tình hình sản xuất lúa cạn: Luận án điểm lại định nghĩa lúa cạn của Bardenas & Chang (1965), Khush (1984), Dat (1986), Bùi Huy Đáp (2002), phân loại lúa cạn thực sự và lúa cạn không hoàn toàn của Nguyễn Gia Quốc (1994), phân vùng đất lúa của Vũ Tuyên Hoàng (1995), và nguồn gốc thích nghi từ lúa nước của Nguyễn Văn Hiển & Trần Thị Nhàn (1982). Dữ liệu diện tích lúa cạn thế giới (khoảng 15 triệu ha) và châu Á (10 triệu ha) được trích dẫn từ Maclean et al. (2002, 2013), Gupta & O'Toole (1986), Pandey et al. (2007).
2. Cơ chế chịu hạn và đặc điểm hình thái, giải phẫu: Phân loại 3 cơ chế chống chịu (trốn hạn, tránh hạn, chịu hạn) theo Price et al. (2002), Hazen et al. (2005), Pantuwan et al. (2002) và mô hình 3 thành phần môi trường hạn của Fischer et al. (2003). Tác động của hạn ở các giai đoạn sinh trưởng được đối chiếu qua Lilley & Fukai (1994), Hirasawa (1999). Vai trò của bộ rễ ăn sâu, tỷ lệ khối lượng rễ/thân lá, đường kính rễ và mô khí được tổng hợp từ Fukai & Inthapan (1988), Mambani & Lal (1983), Venuprasad et al. (2002), Fukai & Cooper (1995), Ranathunge et al. (2003), Yambao et al. (1992), Zichao et al. (2001), Stiller et al. (2003), Buckley (2005), Bernier et al. (2008), Singh et al. (2013), Chu et al. (2014). Khả năng đâm xuyên của rễ qua tầng đất cứng được đối chiếu qua Clark et al. (2000), Babu et al. (2001), Nhan et al. (2006). Các đặc điểm thân lá, khả năng cuộn lá và tỷ lệ đậu hạt được phân tích qua Chang et al. (1972), De Datta & Beachell (1972), Chang & Vergara (1975), Anbumalarmathi & Nadarajan (2008), Nguyễn Đức Thạnh (2000).
3. Đặc điểm sinh lý và sinh hóa chịu hạn: Khả năng điều chỉnh thẩm thấu, vai trò của áp suất thẩm thấu và tích lũy proline được ghi nhận qua Zhang et al. (2009), Manschadi et al. (2006), Delauney & Verma (1993), Mostajeran & Rahimi-Eichi (2009), Pirdashti et al. (2009), Trần Nguyên Tháp và cs. (2002). Động thái đóng mở khí khổng, truyền tín hiệu ABA, hiệu suất sử dụng nước (WUE) và tiềm năng nước trong lá được tổng hợp từ Saliendra et al. (1995), Lake & Woodward (2008), Kim & Maik (2010), Doheny-Adams et al. (2012), Yu et al. (2008, 2013), Price et al. (1997), Impa et al. (2005), Condon et al. (2004), Jongdee et al. (2002), Pham Van Cuong et al. (2012, 2014a, 2014b), Blum (2005), Yang et al. (2001, 2002, 2004), Reddy et al. (2004).
4. Di truyền và công tác chọn tạo giống lúa cạn: Nghiên cứu đa dạng di truyền bằng SSR và hình thái của Trần Danh Sửu và cs. (2010), Vũ Thị Thu Hiền và cs. (2012), McCouch et al. (2002), Swamy & Kumar (2011, 2013). Các nghiên cứu lập bản đồ QTLs rễ và tính trạng chịu hạn của Yadav et al. (1997), Khowaja et al. (2009), Courtois et al. (2009), Vanniarajan et al. (2012), Lan et al. (2010), Kumar et al. (2008). Các QTLs kiểm soát năng suất dưới hạn như qDTY1.1, qDTY12.1, qDTY3.2 và chuyển gen được tổng kết qua Sandhu et al. (2014), Palanog et al. (2014), Dixit et al. (2014), Henry et al. (2014), Saikumar et al. (2014), Hervé & Serraj (2009), Agrawal et al. (2003), Xiao et al. (2009), Dubouzet et al. (2003), Leung (2008). Điểm lại thành tựu chọn tạo giống tại Việt Nam: các dòng CH (Vũ Tuyên Hoàng và cs., 2006); dòng LC của Viện Khoa học Nông nghiệp Miền Nam (Đào Minh Sô và cs., 2010); tập đoàn lúa cạn Tây Nguyên của Trần Văn Thủy (1998); lúa cạn Cao Bằng - Bắc Thái của Nguyễn Đức Thạnh (2000); chỉ thị sinh lý của Trần Nguyên Tháp (2001), Nguyễn Văn Doãng (2002); tập đoàn lúa cạn Tây Bắc của Vũ Văn Liết (2004); các giống LC93-1, LC93-2, LC93-4 của Viện Bảo vệ thực vật.
5. Kỹ thuật canh tác và dinh dưỡng đạm: Thời vụ gieo trồng theo Sanchez & Nureña (1972), Nguyễn Ngọc Ngân (1993), Nguyễn Đức Thạnh (2000). Vai trò của đạm đối với rễ và năng suất theo Fan et al. (2010), Gharakand et al. (2010), Alsafar & Al-Hassan (2009), Jian-Bo et al. (2010), Fageria et al. (2010, 2014), Tran et al. (2014, 2015). Cơ chế chuyển hóa ammonium ($NH_4^+$) và nitrate ($NO_3^-$), sự bay hơi $NH_3$ và tác động của dạng đạm đến mô khí rễ theo Wang et al. (1993), Kirk & Kronzucker (2005), Li et al. (2006, 2009), Guo et al. (2007), Haden et al. (2011), Xiang et al. (2013), Singh et al. (2007), Gao et al. (2010), Yang et al. (2012). Kết hợp N, P, K, vôi, vi lượng theo George et al. (2001), Mauad et al. (2003), Saito et al. (2006), Jayanthi et al. (2007), Abbas et al. (2010), Crusciol et al. (2011), Oluwatomiwa & Adeyeye (2014).

Vị trí của luận án: Luận án giải quyết khoảng trống nghiên cứu thực nghiệm bằng cách kết hợp khảo sát nguồn gen bản địa Tây Bắc với việc ứng dụng công cụ chỉ thị phân tử SSR, kỹ thuật mô phỏng đâm xuyên rễ qua lớp sáp 1,5 MPa, đo đạc quang hợp - diệp lục chính xác và xác lập định lượng chế độ bón phân đạm - mật độ cấy cho giống triển vọng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên khung lý thuyết về mối quan hệ giữa tiềm năng năng suất, cơ chế tránh hạn (bộ rễ ăn sâu) và chịu hạn (điều chỉnh thẩm thấu, bảo vệ bộ máy quang hợp) dưới điều kiện thiếu nước (Fischer et al., 2003; Price et al., 2002).

Các phương pháp nghiên cứu, công cụ và kỹ thuật phân tích được thực hiện như sau:

• Đánh giá hình thái và nông học: Sử dụng hệ thống tiêu chuẩn đánh giá nguồn gen cây lúa của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI, 2002) để ghi nhận các chỉ tiêu: thời gian sinh trưởng, chiều cao cây, số nhánh/khóm, số nhánh hữu hiệu, chiều dài bông, kích thước hạt, số hạt chắc/bông, khối lượng 1000 hạt ($P_{1000}$), năng suất cá thể ($NSCT$) và năng suất thực thu ($NSTT$).
• Đánh giá đa dạng di truyền: Tách chiết ADN tổng số từ lá lúa non, sử dụng hệ thống chỉ thị phân tử SSR (Simple Sequence Repeats), chạy điện di trên gel, phân tích chỉ số đa hình thông tin (PIC) và xây dựng cây phả hệ di truyền theo phương pháp UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean) ở mức tương đồng di truyền 66%.
• Đánh giá khả năng đâm xuyên của rễ mầm: Thiết kế thí nghiệm nhân tạo cho rễ mầm đâm xuyên qua 3 lớp sáp có độ cứng cơ học 1,5 MPa (mô phỏng tầng đất nén chặt). Đo đếm tỷ lệ rễ đâm xuyên qua 1 lớp ($TLRX1$), 2 lớp ($TLRX2$), 3 lớp ($TLRX3$), đo chiều dài rễ xuyên sáp ($CDRX3$) và đường kính rễ xuyên sáp ($ĐKRX3$).
• Đánh giá sinh trưởng rễ và hàm lượng proline giai đoạn cây con 3 lá: Gây hạn nhân tạo 7 ngày so với đối chứng đủ nước. Sử dụng phương pháp quét rễ (SCAN rễ) và phần mềm WinRhizo để phân tích tổng chiều dài rễ ($TCDR$), đường kính rễ, khối lượng khô rễ ($KLKR$) và khối lượng khô thân lá ($KLKTL$). Định lượng hàm lượng proline tích lũy theo phương pháp so màu acid ninhydrin của Bates et al. (1973). Tính hàm lượng nước tương đối ($HLNTĐ$) và tỷ lệ cây phục hồi ($TLPH$).
• Đánh giá đặc điểm sinh lý giai đoạn đẻ nhánh và trỗ bông: Đo cường độ quang hợp ($CĐQH$, $\mu\text{mol } CO_2/\text{m}^2/\text{s}$) và cường độ thoát hơi nước ($CĐTN$, $\text{mmol } H_2O/\text{m}^2/\text{s}$) bằng máy TPS-2 (Hãng PP Systems, Mỹ). Đo chỉ số hàm lượng diệp lục bằng máy SPAD-502Plus (Hãng Minolta, Nhật Bản). Tính chỉ số diện tích lá ($LAI$), hiệu suất sử dụng nước ($WUE/HSSDN$) và động thái tích lũy chất khô qua các giai đoạn đẻ nhánh, trỗ bông và chín sáp.
• Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân đạm: Phân tích hàm lượng nitơ trong thân lá và hạt theo phương pháp Kjeldahl. Xác định hiệu suất nông học ($AE$), hiệu suất sinh lý ($PE$), hiệu suất sử dụng phân bón ($UE$) và hiệu suất sử dụng nitơ tạo năng suất ($NUE$).
• Bố trí thí nghiệm đồng ruộng và xử lý số liệu: Các thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD) hoặc ô lớn - ô nhỏ (Split-plot design - SPD) với các lần nhắc lại ($NL$). Số liệu được phân tích thống kê sinh thái và tính toán tương quan bằng các phần mềm chuyên ngành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết vị trí địa lý vùng Tây Bắc (tọa độ $20^\circ 14'$ đến $22^\circ 30'$ vĩ Bắc, $102^\circ 10'$ đến $105^\circ 55'$ kinh Đông, diện tích tự nhiên 3.733.000,99 ha) với 4 tỉnh Lai Châu, Điện Biên, Sơn La, Hòa Bình. Địa hình núi cao chia cắt sâu ($250 - 400\text{ m/km}^2$) và sườn dốc phổ biến $15^\circ - 25^\circ$. Khí hậu mùa đông ấm và khô; chế độ mưa phân hóa giữa Bắc Tây Bắc (Mường Tè lượng mưa năm đạt 2.500 – 3.000 mm) và Nam Tây Bắc (Yên Châu lượng mưa chỉ 1.092 mm/năm). Chương 1 phân tích hiện trạng sản xuất lúa cạn thế giới và Việt Nam, cơ chế sinh học chịu hạn, vai trò cấu trúc rễ, khí khổng, tích lũy proline, các QTLs chịu hạn, cũng như động thái phân giải phân đạm ure thành $NH_3$ và $NO_3^-$ trong điều kiện đất dốc khô hạn.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết nguồn gốc 88 mẫu giống lúa cạn thu thập tại 3 tỉnh Sơn La, Điện Biên, Lai Châu; địa điểm thực hiện tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam và Đại học Tây Bắc giai đoạn 2012 – 2015. Chương này mô tả thiết kế 3 nội dung nghiên cứu lớn:

1. Tình hình sản xuất và đặc điểm nông sinh học tập đoàn giống lúa cạn thu thập.
2. Đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn ở các giai đoạn mầm, cây con 3 lá, đẻ nhánh, trỗ bông trong chậu và điều kiện tự nhiên nước trời/có tưới.
3. Biện pháp kỹ thuật canh tác (hiệu quả sử dụng đạm, tương tác giữa mức bón đạm 0, 40, 80, 120 kg N/ha và mật độ trồng 25, 33, 40 khóm/$\text{m}^2$).

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu được phân chia thành 3 phần chính với các số liệu thực nghiệm:

1. Hiện trạng sản xuất và đặc điểm tập đoàn giống lúa cạn Tây Bắc

• Hiện trạng: Lúa cạn toàn vùng đạt 53,2 nghìn ha, chiếm 36,9% diện tích lúa toàn vùng; năng suất trung bình thấp từ 10 đến 14 tạ/ha.
• Cơ cấu tập đoàn 88 mẫu giống: Gồm 62 mẫu lúa nếp và 26 mẫu lúa tẻ. Tập đoàn có xu hướng mang các đặc tính nông học truyền thống: 72,7% mẫu giống có thời gian sinh trưởng dài (> 125 ngày); 88,6% mẫu giống cao cây (> 125 cm); 90,9% mẫu giống có khả năng đẻ nhánh ít (< 5 nhánh/khóm).
• Đa dạng di truyền phân tử SSR: Ở mức tương đồng di truyền 66%, 62 mẫu giống lúa nếp được phân thành 4 nhóm di truyền rõ rệt; 26 mẫu giống lúa tẻ được phân thành 3 nhóm di truyền khác biệt. Luận án đã xác định được các chỉ thị SSR cho alen đặc trưng ở 5 mẫu lúa nếp và 7 mẫu lúa tẻ.

Chỉ tiêu phân loại tập đoàn	Phân nhóm / Tiêu chí	Tỷ lệ trong tập đoàn (%)
Dạng hình hạt	Lúa nếp (62 mẫu)	70,45%
	Lúa tẻ (26 mẫu)	29,55%
Thời gian sinh trưởng	Dài ngày (> 125 ngày)	72,70%
	Trung bình và ngắn ngày ($\le 125$ ngày)	27,30%
Chiều cao cây	Cây cao (> 125 cm)	88,60%
	Cây trung bình và thấp ($\le 125$ cm)	11,40%
Khả năng đẻ nhánh	Đẻ nhánh ít (< 5 nhánh/khóm)	90,90%
	Đẻ nhánh trung bình - khá ($\ge 5$ nhánh/khóm)	9,10%

2. Đặc điểm nông sinh học liên quan đến khả năng chịu hạn

• Khả năng đâm xuyên của rễ mầm qua 3 lớp sáp (1,5 MPa): Tồn tại tương quan thuận chặt chẽ giữa tổng số rễ với tỷ lệ rễ đâm xuyên qua 3 lớp sáp ($TLRX3$), đường kính rễ ($ĐKRX3$) và chiều dài rễ xuyên sáp ($CDRX3$). Các giống có rễ mầm to, khỏe đạt khả năng xuyên tầng cản trở tốt hơn.
• Giai đoạn cây con 3 lá (hạn 7 ngày): Các giống chịu hạn thể hiện hàm lượng proline tích lũy tăng vọt so với đối chứng không hạn, giữ vững hàm lượng nước tương đối ($HLNTĐ$), duy trì khối lượng khô rễ ($KLKR$), khối lượng khô thân lá ($KLKTL$) và đạt tỷ lệ phục hồi ($TLPH$) cao sau khi cấp nước trở lại. Hàm lượng proline có tương quan thuận rõ rệt với tổng chiều dài rễ và khả năng phục hồi.
• Giai đoạn đẻ nhánh và trỗ bông: Dưới điều kiện gây hạn, cường độ quang hợp ($CĐQH$) và cường độ thoát hơi nước ($CĐTN$) suy giảm mạnh. Tuy nhiên, các giống chịu hạn tốt thể hiện khả năng phục hồi quang hợp nhanh chóng sau hạn; đồng thời duy trì chỉ số diệp lục ($SPAD$) ổn định. Khả năng phục hồi cường độ quang hợp sau hạn ở giai đoạn trỗ bông có tương quan thuận chặt chẽ với năng suất cá thể ($NSCT$).
• Đánh giá so sánh điều kiện nước trời và có tưới: Luận án tuyển chọn được 3 mẫu giống bản địa có khả năng chịu hạn tốt nhất, tích lũy chất khô cao ở giai đoạn trỗ và chín sáp, cho năng suất vượt trội gồm: Nếp Nương Tròn, Khẩu Vặn Lón và Thóc Gie.

3. Biện pháp kỹ thuật canh tác lúa cạn

• Hiệu quả sử dụng đạm: Đối với giống Nếp Nương Tròn, hiệu suất sử dụng đạm để tạo sinh khối thân lá đạt 6,9 g N/kg thân lá và tạo hạt đạt 13,8 g N/kg hạt. Hiệu quả sử dụng đạm tạo năng suất hạt đạt đỉnh 39,2 mg hạt/mg N (trong điều kiện trồng chậu) và đạt 15,3 kg hạt/kg N (điều kiện đồng ruộng), tương đương với giống cải tiến đối chứng LC93-1.
• Mật độ và mức phân đạm bón: Trong điều kiện canh tác nhờ nước trời tại vùng Tây Bắc, mật độ gieo trồng và mức bón phân đạm có tương tác rõ rệt đến các yếu tố cấu thành năng suất (số bông/$\text{m}^2$, số hạt chắc/bông, tỷ lệ lép) và năng suất thực thu. Giống Nếp Nương Tròn đạt năng suất thực thu cao nhất (39,0 tạ/ha, tương đương 3,9 tấn/ha) tại công thức phối hợp mật độ 40 khóm/$\text{m}^2$ và mức bón 80 kg N/ha.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học

• Thiết lập hệ thống dẫn liệu khoa học toàn diện về đặc tính nông sinh học và cơ sở di truyền phân tử của tập đoàn lúa cạn địa phương vùng Tây Bắc.
• Xác định được các chỉ tiêu hình thái đặc trưng liên quan đến khả năng chịu hạn: rễ mầm có khả năng đâm xuyên qua tầng cản trở cơ học tốt, tổng chiều dài rễ lớn, đường kính rễ dày, khối lượng rễ khô lớn, khả năng đẻ nhánh hữu hiệu và tỷ lệ kết hạt cao (trong đó chiều dài rễ, khối lượng rễ khô và tỷ lệ hạt chắc là ba yếu tố then chốt).
• Xác định được các chỉ tiêu sinh lý chỉ thị cho tính chịu hạn: hàm lượng tích lũy proline cao khi gặp hạn, khả năng giữ hàm lượng nước tương đối trong mô lá, duy trì chỉ số diệp lục ($SPAD$) và đặc biệt là năng lực phục hồi cường độ quang hợp sau khi kết thúc hạn cùng mức tích lũy chất khô cao ở giai đoạn trỗ bông và chín sáp.
• Làm rõ quy luật hấp thu, phân bố và đồng hóa nitơ của giống lúa cạn bản địa trong điều kiện hạn chế nước tưới.

Đóng góp mới về mặt thực tiễn

• Thu thập và lưu giữ 88 mẫu giống lúa cạn địa phương (62 mẫu lúa nếp, 26 mẫu lúa tẻ), phân loại hình thái và xác lập bản đồ tương đồng di truyền phân tử SSR phục vụ công tác bảo tồn nguồn gen và lai tạo giống.
• Tuyển chọn và giới thiệu cho sản xuất 3 mẫu giống lúa cạn địa phương có triển vọng nhất vùng Tây Bắc: Nếp Nương Tròn, Khẩu Vặn Lón, Thóc Gie với khả năng chịu hạn cao và tiềm năng năng suất vượt trội dưới điều kiện nước trời.
• Xây dựng thông số kỹ thuật canh tác tối ưu cho giống Nếp Nương Tròn: mật độ gieo trồng 40 khóm/$\text{m}^2$ kết hợp mức bón 80 kg N/ha, giúp nâng cao năng suất hạt lên 39,0 tạ/ha trong điều kiện hoàn toàn dựa vào nước trời.

Kiến nghị và giải pháp đề xuất

• Đưa 3 giống lúa cạn triển vọng (Nếp Nương Tròn, Khẩu Vặn Lón, Thóc Gie) vào hệ thống khảo nghiệm sản xuất diện rộng tại các tiểu vùng sinh thái khô hạn của các tỉnh Tây Bắc.
• Chuyển giao gói kỹ thuật canh tác (mật độ 40 khóm/$\text{m}^2$ và lượng đạm bón 80 kg N/ha) cho nông dân canh tác lúa cạn nhờ nước trời nhằm thay thế tập quán gieo cấy thưa, bón thiếu đạm.
• Tiếp tục khai thác các chỉ thị SSR đã xác định mang alen đặc trưng ở 5 mẫu nếp và 7 mẫu tẻ phục vụ chương trình chọn giống lúa chịu hạn nhờ chỉ thị phân tử (MAS).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên giới hạn phạm vi nghiên cứu được văn bản công bố:

• Hạn chế: Địa bàn khảo sát và thu thập tập trung chủ yếu tại 3 tỉnh Sơn La, Điện Biên, Lai Châu trong giai đoạn 2012 – 2015; các thí nghiệm đồng ruộng chuyên sâu về phân bón và mật độ mới được thực hiện chi tiết trên giống Nếp Nương Tròn và đối chứng LC93-1.
• Hướng nghiên cứu tiếp:
  1. Mở rộng khảo nghiệm và hoàn thiện quy trình kỹ thuật canh tác (thời vụ gieo, tỷ lệ phối hợp phân lân, kali, vi lượng và kỹ thuật kiểm soát cỏ dại) đối với hai giống triển vọng còn lại là Khẩu Vặn Lón và Thóc Gie.
  2. Ứng dụng sâu hơn các chỉ thị phân tử để lập bản đồ gen và xác định các đoạn nhiễm sắc thể (QTLs) quy định tính trạng đâm xuyên rễ và phục hồi quang hợp trên các mẫu giống bản địa đặc sắc đã thu thập.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo thực tế cho các nhóm đối tượng:

• Nhà khoa học, giảng viên và nghiên cứu sinh/học viên cao học thuộc các chuyên ngành Khoa học cây trồng, Di truyền và Chọn giống cây trồng, Sinh lý thực vật: Tham khảo phương pháp đánh giá rễ đâm xuyên qua màng sáp 1,5 MPa, kỹ thuật phân tích rễ bằng WinRhizo, quy trình đo quang hợp bằng máy TPS-2, diệp lục SPAD-502Plus và phân tích di truyền phân tử SSR.
• Cán bộ khuyến nông và cơ quan quản lý nông nghiệp các tỉnh miền núi phía Bắc (Sơn La, Điện Biên, Lai Châu, Hòa Bình, Lào Cai, Yên Bái): Sử dụng các thông số về mật độ (40 khóm/$\text{m}^2$) và định mức phân đạm (80 kg N/ha) để xây dựng hướng dẫn kỹ thuật canh tác lúa cạn bền vững, bảo đảm an ninh lương thực tại chỗ cho đồng bào vùng cao.
• Các trung tâm lưu giữ nguồn gen và cơ sở chọn tạo giống: Sử dụng tập đoàn 88 mẫu giống lúa cạn Tây Bắc cùng các alen SSR đặc trưng làm vật liệu khởi đầu cho các chương trình lai tạo giống lúa thích ứng với biến đổi khí hậu và khô hạn.

Câu hỏi thường gặp

1. Tập đoàn 88 mẫu giống lúa cạn thu thập tại Tây Bắc có cơ cấu và đặc điểm hình thái - nông học như thế nào?
Trả lời: Tập đoàn gồm 62 mẫu giống lúa nếp (chiếm 70,45%) và 26 mẫu giống lúa tẻ (chiếm 29,55%). Đa số các giống mang đặc tính nông học truyền thống: 72,7% mẫu giống có thời gian sinh trưởng dài ngày (> 125 ngày); 88,6% mẫu giống có chiều cao cây lớn (> 125 cm); và 90,9% mẫu giống có khả năng đẻ nhánh ít (< 5 nhánh/khóm).

2. Đa dạng di truyền của tập đoàn lúa cạn Tây Bắc được phân loại ra sao bằng chỉ thị phân tử SSR?
Trả lời: Ở mức độ tương đồng di truyền 66%, phân tích SSR phân chia 62 mẫu giống lúa nếp thành 4 nhóm di truyền riêng biệt và phân chia 26 mẫu giống lúa tẻ thành 3 nhóm di truyền khác biệt. Nghiên cứu đã xác định được các chỉ thị SSR cho alen đặc trưng ở 5 mẫu giống lúa nếp và 7 mẫu giống lúa tẻ.

3. Những chỉ tiêu hình thái và sinh lý nào đóng vai trò quan trọng nhất đối với khả năng chịu hạn của lúa cạn trong nghiên cứu?
Trả lời: Về mặt hình thái, các chỉ tiêu quan trọng nhất là chiều dài rễ, khối lượng rễ khô và tỷ lệ hạt chắc. Về mặt sinh lý, chỉ tiêu then chốt nhất là khả năng phục hồi cường độ quang hợp của cây sau khi kết thúc giai đoạn hạn hán, bên cạnh khả năng tích lũy proline và duy trì hàm lượng nước tương đối trong lá.

4. Ba giống lúa cạn địa phương triển vọng nhất được luận án tuyển chọn cho vùng Tây Bắc là những giống nào?
Trả lời: Ba giống lúa cạn địa phương được tuyển chọn và giới thiệu là Nếp Nương Tròn, Khẩu Vặn Lón và Thóc Gie. Đây là những giống có khả năng chịu hạn tốt và đạt tiềm năng năng suất cao trong điều kiện canh tác hoàn toàn nhờ nước trời.

5. Mật độ gieo trồng và mức bón đạm tối ưu cho giống Nếp Nương Tròn là bao nhiêu và năng suất đạt được là bao nhiêu?
Trả lời: Trong điều kiện canh tác nhờ nước trời vùng Tây Bắc, giống Nếp Nương Tròn đạt năng suất thực thu cao nhất là 39,0 tạ/ha (3,9 tấn/ha) khi gieo trồng ở mật độ 40 khóm/$\text{m}^2$ kết hợp mức bón phân đạm 80 kg N/ha.

Kết luận

Luận án của tác giả Nguyễn Văn Khoa đã đánh giá toàn diện hiện trạng, đặc tính nông sinh học và đa dạng di truyền SSR của 88 mẫu giống lúa cạn bản địa tại 3 tỉnh Sơn La, Điện Biên, Lai Châu. Công trình đã làm sáng tỏ các chỉ thị hình thái (chiều dài, khối lượng rễ khô, tỷ lệ hạt chắc) và sinh lý (phục hồi quang hợp, tích lũy proline) cốt lõi liên quan đến khả năng chịu hạn của cây lúa. Đồng thời, luận án đã tuyển chọn thành công 3 giống triển vọng (Nếp Nương Tròn, Khẩu Vặn Lón, Thóc Gie) và xác lập quy trình bón 80 kg N/ha ở mật độ 40 khóm/$\text{m}^2$ cho giống Nếp Nương Tròn, đạt năng suất 39,0 tạ/ha dưới điều kiện canh tác nhờ nước trời vùng Tây Bắc.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 .