Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Cây lúa, hạt gạo đã trở lên thân thuộc, gần gũi từ bao đời nay, người dân Việt Nam coi đó là một phần không thể thiếu được trong cuộc sống. Từ những bữa cơm đơn giản đến các bữa tiệc quan trọng không thể thiếu sự góp mặt của cây lúa, chỉ có điều nó được chế biến từ dạng này hay dạng khác. Không chỉ giữ vai trò to lớn trong đời sống kinh tế, xã hội mà còn có giá trị lịch sử, bởi lịch sử phát triển của cây lúa gắn với lịch sử phát triển của cả dân tộc Việt Nam, in dấu ấn trong từng thời kỳ thăng trầm của đất nước.
Trước đây cây lúa, hạt gạo chỉ đem lại no đủ cho con người thì ngày nay nó còn có thể làm giàu cho người nông dân và cho cả đất nước. Đối với cây lúa từ lâu đã có câu ca dao “Nhất nước, nhì phân”, điều đó nói lên nhu cầu nước của cây lúa rất lớn. Để tạo ra một đơn vị thân lá cây lúa cần 400-450 đơn vị nước và để tạo ra một đơn vị hạt cây lúa cần 300 - 350 đơn vị nước. Như vậy, trong lúc khan hiếm nước như hiện nay thì việc trồng lúa gặp rất nhiều khó khăn.
Với phương thức canh tác lúa truyền thống thì nước đóng vai trò quan trọng. Những năm khô hạn việc sản suất trở nên khó khăn hơn. Hoặc do những biến đổi bất thường của thời tiết khí hậu, người nông dân có thể bị thất thu, hoặc mất trắng toàn bộ trong vụ đó và một trong những lý do là giống không có khả năng thích ứng với những điều kiện bất thường. Một giống tốt không những có khả năng thích nghi với điều kiện ngoại cảnh khác nhau của từng địa phương mà còn có thể thích nghi với sự thay đổi bất thường của ngoại cảnh của từng mùa vụ, từng năm cụ thể, n 5 Với điều kiện địa hình đồi núi chiếm đến 3/4 diện tích, 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 [6]. Vai trò của lúa cạn ngày càng được quan tâm, việc nghiên cứu và đưa vào sản suất những giống lúa cạn có khả năng thích ứng nhịp nhàng trong từng điều kiện cụ thể, phù hợp với điều kiện canh tác của từng địa phương là việc làm cần thiết và mang lại hiệu quả cao. Một số khái niệm về lúa cạn Trên thế giới có nhiều cách định nghĩa về lúa cạn: Theo Garrity D.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 [24].
Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn mà suất 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. Theo định nghĩa tại Hội thảo nghiên cứu lúa cạn ở Bonake, Bờ Biển Ngà (1982): “Lúa cạn được trồng trên đất thoát nước, không có sự tích trữ n 6 nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không đắp bờ, chỉ được tưới nhờ mưa tự nhiên” [23]. Theo 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[11]. Theo Nguyễn Thị Lẫm và cộng sự 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[7]. Nguồn gốc lúa cạn Cây lúa là một trong những cây trồng cổ xưa nhất của loài người. Có nhiều ý kiến khác nhau về sự suất hiện của lúa trồng.
Nhiều ý kiến thống nhất cho rằng lúa trồng suất hiện ở châu Á cách đây 8,000 năm [17]. Tổ tiên trực tiếp của lúa trồng châu Á (Oryza sativa L,) vẫn còn chưa có những kết luận chắc chắn. Một số tác giả như Sampath và Rao (1951) [27], Sampath và Govidaswami (1958), Oka (1974) cho rằng O,sativa được tiến hóa từ lúa dại lâu năm O,rufipogon, còn các tác giả khác như Chatterjee (1951), Chang (1972) [22] lại cho rằng O.sativa được tiến hóa từ lúa dại hàng năm O.nivara, Các nhà khoa học Nhật Bản như Oka (1988) [2], Morshima và cộng sự (1992) cho rằng kiểu trung gian giữa O.nivara giống với tổ tiên lúa trồng O.sativa hơn chính các loài lúa dại nhiều năm (O.rufipogon) hoặc hàng năm (O.sativa có nguồn gốc suất xứ từ Trung Quốc (Decadolle A, 1985; Roscheviez. Ru, 1931) và Ấn Độ (Sampath và Rao, 1951) [27].
Theo công bố của Chang (1972) [22] thì O.sativa suất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Gamges 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 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) 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. Theo Nguyễn Thị Lẫm và nhiều tác giả khác đều cho rằng nguồn gốc lúa cạn là từ lúa nước[7].
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 về cấu tạo giải phẫu.
Những điều đó chứng tỏ chúng có mối quan hệ với nhau. Do đặc điểm của hai nhóm lúa này khác nhau nên yêu cầu kỹ thuật cũng khác nhau. n 8 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 lúa cạn có khả năng trồng được ở những vùng khô hạn, vẫn có sinh trưởng phát triển bình thường trên ruộng có nước. Đây là một đặc tính nông học của lúa cạn, khác với cây trồng khác. Hiện nay có thể chia lúa cạn thành hai nhóm: Nhóm lúa cạn cổ truyền, bao gồm những giống lúa cạn địa phương, thích nghi cao và tồn tại lâu đời, tính chống chịu cao, tuy nhiên giống lúa này có hạn chế là năng suất thấp. Nhóm lúa không chủ động nước hoặc sống nhờ nước trời.
Loại này được phân bố trên những nương bằng, chân đồi thấp có độ dốc dưới 50. Đây là những giống lúa cạn mới lai tạo, có khả năng chịu hạn trong những giai đoạn sinh trưởng nhất định, hiệu suất sử dụng nước và tiềm năng năng suất cao [7]. Năng suất của các giống lúa cạn thường thấp do hai nguyên nhân chủ yếu: Giống sấu và đất nghèo dinh dưỡng, phát triển trên những vùng dân trí thấp và điều kiện canh tác kém [7]. Tuy năng suất lúa cạn không cao, trung bình đạt 15 tạ/ha, nhưng cây lúa cạn đã góp phần vào tổng sản lượng lúa một cách đáng kể (từ 20% - 40% ở những vùng sản suất lương thực khó khăn), góp phần giải quyết lương thực tại chỗ cho nhân dân, giảm được công vận chuyển và chủ động lương thực trong một khoảng thời gian nhất định, phù hợp với điều kiện của nhiều địa phương.
Tình hình sản suất và nghiên cứu lúa trên thế giới và Việt Nam 1. Tình hình sản suất và nghiên cứu lúa trên thế giới 1. Tình hình sản suất lúa nước trên thế giới Theo thống kê của FAO có trên 114 nước trồng lúa nước và phân bố ở trên 5 châu lục với sự biến động về diện tích, sản lượng như sau: n 9 Bảng 1.1: Diện tích, năng suất và sản lượng lúa nước của thế giới giai đoạn từ 1970 đến 2012 Diện tích Năng suất Sản lượng STT Năm (triệu ha) (tạ/ha) (triệu tấn/ha) 1 1970 132,873 23,808 316,346 2 1980 144,412 27,482 396,871 3 1990 146,960 35,286 518,568 4 2000 154,060 38,904 599,355 5 2001 151,944 39,477 599,828 6 2002 147,626 38,705 571,387 7 2003 148,508 39,531 587,069 8 2004 150,553 40,384 607,990 9 2005 154,944 40,943 634,392 10 2006 155,250 41,304 641,240 11 2007 154,986 42,401 657,150 12 2008 157,655 43,706 689,044 13 2009 158,368 43,240 684,780 14 2010 153,652 43,736 672,016 15 2011 163.1 thể hiện, diện tích canh tác lúa có xu hướng tăng. Xong tăng mạnh nhất vào thập kỷ 70, 80 của thế kỷ XX sau đó tăng chậm dần và có xu hướng ổn định vào những năm đầu của thế kỷ XXI.
Về năng suất lúa trên đơn vị diện tích cũng có chiều hướng tương tự.