Luận án tiến sĩ nông nghiệp nghiên cứu xác định giống lúa chất lượng ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật thâm canh phù hợp phục vụ sản xuất lúa vùng đồng bằng sông hồng

Luận án tiến sĩ kỹ thuật phân tích nông nghiệp nghiên cứu xác định giống lúa chất lượng ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật thâm, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực

• Tác giả: Trần Thanh Nhạn
• Người hướng dẫn: GS. Hoàng Tuyết Minh
• Trường học: Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
• Đề tài: Nghiên cứu xác định giống lúa chất lượng, ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật thâm canh phù hợp phục vụ sản xuất vùng đồng bằng sông Hồng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Danh mục các bảng
• Danh mục các hình
• Danh mục chữ viết tắt
• MỞ ĐẦU
• 1. Tính cấp thiết của đề tài
• 2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài
• 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 3.1. Ý nghĩa khoa học
• 3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 4. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của đề tài
• 4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 5. Đóng góp mới của luận án
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Vị trí địa lý, đặc điểm khí hậu và đất trồng lúa vùng Đồng bằng sông Hồng
• 1.2. Các yếu tố hạn chế đến năng suất lúa vùng Đồng bằng sông Hồng
• 1.3. Cơ sở khoa học về nghiên cứu, tuyển chọn giống lúa chất lượng, ngắn ngày
• 1.3.1. Nguồn gốc phân loại cây lúa
• 1.3.2. Đặc điểm nông sinh học của cây lúa
• 1.3.3. Yếu tố cấu thành năng suất của cây lúa
• 1.3.4. Quan hệ giữa năng suất lúa và các yếu tố liên quan
• 1.3.5. Các chỉ tiêu về chất lượng và các yếu tố ảnh hưởng
• 1.4. Đánh giá hiện trạng sản xuất và tiêu thụ lúa gạo của Việt Nam
• 1.5. Định hướng mục tiêu cho ngành hàng lúa gạo chất lượng
• 1.6. Phương hướng chọn tạo giống lúa
• 1.6.1. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chất lượng Japonica
• 1.6.2. Nghiên cứu chọn tạo giống lúa chất lượng Indica
• 1.7. Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa chất lượng ở Việt Nam
• 1.7.1. Tình hình nghiên cứu và sản xuất lúa chất lượng vùng ĐBSH
• 1.8. Nghiên cứu về kỹ thuật thâm canh tăng năng suất lúa
• 1.8.1. Nghiên cứu về phân bón cho cây lúa
• 1.8.2. Nghiên cứu về thời vụ gieo, cấy đối với cây lúa
• 1.9. Nhận xét rút ra từ tổng quan
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.1.1. Đánh giá giá trị canh tác, giá trị sử dụng của giống lúa được tuyển chọn
• 2.1.2. Phân bón và thuốc bảo vệ thực vật
• 2.2. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Nội dung 1: Nghiên cứu xác định giống lúa mới ngắn ngày, chất lượng, triển vọng cho vùng Đồng bằng sông Hồng
• 2.2.2. Nội dung 2: Nghiên cứu khả năng thích ứng của các giống lúa mới được xác định tại một số tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng
• 2.2.3. Nội dung 3: Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh của các giống lúa được xác định tại vùng Đồng bằng sông Hồng
• 2.2.4. Nội dung 4: Xây dựng mô hình thâm canh và đánh giá hiệu quả kinh tế của giống lúa được tuyển chọn trên đất phù sa sông Hồng
• 2.3. Phương pháp nghiên cứu
• 2.3.1. Nghiên cứu xác định giống lúa mới ngắn ngày, chất lượng, triển vọng cho vùng Đồng bằng sông Hồng
• 2.3.2. Đánh giá khả năng thích ứng của các giống lúa mới triển vọng tại một số tỉnh vùng đồng bằng sông Hồng
• 2.3.3. Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống lúa đã được tuyển chọn trên đất phù sa vùng Đồng bằng sông Hồng
• 2.3.4. Xây dựng mô hình thâm canh, đánh giá hiệu quả kinh tế của giống lúa triển vọng tại vùng đồng bằng sông Hồng
• 2.4. Phương pháp đánh giá
• 2.4.1. Đánh giá thời kỳ sinh trưởng và phát triển cuả các giống lúa tham gia thí nghiệm
• 2.4.2. Đánh giá độ ổn định năng suất của các giống lúa được tuyển chọn
• 2.4.3. Đánh giá hàm lượng chất khô, chỉ số diện tích lá và các yếu tố cấu thành năng suất của các giống lúa tham gia thí nghiệm
• 2.4.4. Phương pháp đánh giá mùi thơm ở lúa
• 2.4.5. Đánh giá tình hình sâu bệnh hại
• 2.4.6. Đánh giá một số chỉ tiêu về chất lượng gạo, cơm
• 2.5. Phương pháp xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả nghiên cứu xác định giống lúa mới ngắn ngày, chất lượng cho vùng Đồng bằng sông Hồng
• 3.1.1. Kết quả đánh giá đặc điểm nông học, khả năng sinh trưởng, phát triển của các giống lúa thí nghiệm
• 3.1.2. Kết quả đánh giá phản ứng của các giống với một số sâu bệnh chính và khả năng chống chịu điều kiện bất thuận của ngoại cảnh
• 3.1.3. Kết quả đánh giá các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm
• 3.1.4. Kết quả đánh giá chất lượng gạo của các giống lúa tham gia thí nghiệm
• 3.2. Kết quả đánh giá khả năng thích ứng của 2 giống lúa ĐS3 và BH 9 từ vụ Xuân 2014 đến vụ Xuân 2015
• 3.2.1. Kết quả đánh giá đặc điểm nông học, khả năng sinh trưởng, phát triển và các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của 2 giống lúa ĐS3 và BH9
• 3.2.2. Kết quả đánh giá chỉ số diện tích lá và hàm lượng chất khô của 2 giống BH 9 và ĐS3 ở vụ Xuân 2015
• 3.2.3. Kết quả đánh giá độ thuần đồng ruộng và các yếu tố cấu thành năng suất của 2 giống ĐS3 và BH 9
• 3.2.4. Kết quả đánh giá mức độ nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa ĐS3 và BH9
• 3.2.5. Kết quả đánh giá năng suất của giống BH9 và ĐS3 tại các điểm
• 3.2.6. Kết quả đánh giá chỉ tiêu chất lượng gạo của 2 giống lúa BH9 và ĐS3
• 3.2.7. Kết quả đánh giá chất lượng cơm của giống ĐS3 và BH9
• 3.2.8. Kết quả đánh giá độ ổn định năng suất của 2 giống lúa ĐS3 và Bắc hương 9 qua 2 năm 2014 và 2015
• 3.3. Đánh giá khả năng thích ứng của 2 giống lúa BH9 và ĐS3 trên diện rộng trong điều kiện sản xuất tại một số tỉnh vùng Đồng bằng sông Hồng
• 3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng thích ứng của giống lúa ĐS3 trong vụ Mùa năm 2014
• 3.3.2. Kết quả đánh giá khả năng thích ứng của giống lúa BH 9
• 3.4. Kết quả nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật thâm canh của 2 giống lúa ĐS3 và BH9 triển vọng trên đất phù sa sông Hồng
• 3.4.1. Ảnh hưởng của liều lượng đạm và mật độ cấy đến một số đặc điểm sinh trưởng, phát triển của giống lúa ĐS3 và Bắc hương 9
• 3.4.2. Ảnh hưởng của mật độ cấy và phân bón đến tình hình nhiễm sâu bệnh hại của giống lúa ĐS3 và BH9
• 3.4.3. Ảnh hưởng của các mức bón đạm và mật độ cấy đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lúa ĐS3 và Bắc hương 9
• 3.5. Kết quả xây dựng mô hình thâm canh, đánh giá hiệu quả kinh tế của 2 giống lúa triển vọng BH9 và ĐS3
• 3.5.1. Kết quả xây dựng mô hình và đánh giá hiệu quả kinh tế của giống ĐS3
• 3.5.2. Kết quả xây dựng mô hình và đánh giá hiệu quả kinh tế của giống BH9
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 1. Đề nghị
• Các công trình khoa học đã công bố có liên quan đến luận án
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục

Tóm tắt

I. Giống lúa và chất lượng lúa

Nghiên cứu tập trung vào việc xác định các giống lúa ngắn ngày có chất lượng lúa cao, phù hợp với điều kiện sinh thái vùng đồng bằng sông Hồng. Các giống lúa được đánh giá dựa trên thời gian sinh trưởng, năng suất, và khả năng chống chịu sâu bệnh. Kết quả nghiên cứu đã xác định được hai giống lúa triển vọng là BH9 và ĐS3, có thời gian sinh trưởng ngắn, năng suất cao, và chất lượng gạo tốt.

1.1. Đặc điểm nông học của giống lúa

Các giống lúa được nghiên cứu có đặc điểm nông học nổi bật như thời gian sinh trưởng ngắn (130-135 ngày vụ Xuân, 105-110 ngày vụ Mùa), khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, và năng suất ổn định. Giống BH9 có dạng hình đẹp, thân cứng, lá đứng, và đẻ nhánh khá. Giống ĐS3 có khả năng chống đổ và chịu rét tốt, phù hợp với điều kiện thời tiết vùng đồng bằng sông Hồng.

1.2. Chất lượng gạo và cơm

Chất lượng gạo của các giống lúa được đánh giá dựa trên hàm lượng amylose thấp (dưới 20%) và nhiệt độ hóa hồ ở mức trung bình. Kết quả cho thấy cả hai giống BH9 và ĐS3 đều có chất lượng cơm ngon, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng. Điều này giúp nâng cao giá trị hàng hóa của lúa gạo trong khu vực.

II. Biện pháp thâm canh lúa

Nghiên cứu đề xuất các biện pháp thâm canh hiệu quả để tối ưu hóa năng suất và chất lượng lúa. Các biện pháp bao gồm điều chỉnh mật độ cấy và liều lượng phân bón phù hợp với từng giống lúa. Kết quả cho thấy việc áp dụng các biện pháp này giúp tăng năng suất và giảm thiểu tác động của sâu bệnh.

2.1. Mật độ cấy và phân bón

Đối với giống ĐS3, mật độ cấy 55 khóm/m² và bón 8 tấn phân chuồng cùng với 100 kg N, 90 kg P2O5, và 90 kg K2O/ha cho vụ Xuân đạt hiệu quả cao. Giống BH9 được khuyến cáo cấy với mật độ 45 khóm/m² và bón lượng phân tương tự. Các biện pháp này giúp tăng năng suất và đảm bảo chất lượng lúa.

2.2. Hiệu quả kinh tế

Việc áp dụng các biện pháp thâm canh đã mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người nông dân. Mô hình thâm canh giống ĐS3 và BH9 tại các tỉnh đại diện vùng đồng bằng sông Hồng cho thấy lợi nhuận tăng đáng kể so với các giống lúa truyền thống.

III. Phát triển nông nghiệp bền vững

Nghiên cứu góp phần vào phát triển nông nghiệp bền vững tại vùng đồng bằng sông Hồng bằng cách cung cấp các giống lúa chất lượng cao và quy trình canh tác hiệu quả. Điều này giúp nâng cao thu nhập cho nông dân và đảm bảo an ninh lương thực.

3.1. Đóng góp vào cơ cấu giống lúa

Việc bổ sung hai giống lúa BH9 và ĐS3 vào cơ cấu giống lúa chất lượng cao giúp đa dạng hóa sản phẩm và tăng giá trị hàng hóa. Điều này phù hợp với xu hướng chuyển đổi sang sản xuất lúa chất lượng cao tại vùng đồng bằng sông Hồng.

3.2. Khả năng thích ứng và ổn định

Các giống lúa được nghiên cứu có khả năng thích ứng cao với điều kiện sinh thái và ổn định năng suất qua các vụ mùa. Điều này giúp giảm thiểu rủi ro trong sản xuất và đảm bảo nguồn cung lúa gạo ổn định cho thị trường.

Nội dung chính

Tổng quan về luận án

Sự chuyển dịch cơ cấu kinh tế nông nghiệp vùng Đồng bằng sông Hồng (ĐBSH) đang đặt ra yêu cầu cấp thiết về việc nâng cao giá trị gia tăng trên một đơn vị diện tích canh tác. Mặc dù ĐBSH là vựa lúa lớn thứ hai cả nước với diện tích gieo cấy hàng năm trên 1,0 triệu ha (chiếm 14% diện tích cả nước) và có trình độ thâm canh cao, vùng sản xuất này vẫn đối mặt với nút thắt lớn về chất lượng nông sản. Đa phần các giống lúa thuần chất lượng cao hiện hành như Bắc thơm số 7 thường bị nhiễm nặng các loại sâu bệnh nguy hiểm (bạc lá, rầy nâu, đạo ôn), trong khi các giống có năng suất cao lại có phẩm cấp gạo trung bình, thời gian sinh trưởng dài, gây khó khăn cho việc bố trí cơ cấu luân canh cây vụ Đông giá trị cao. Báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2013) khẳng định: "Nước ta hiện chỉ đáp ứng được 30% nhu cầu giống lúa chất lượng tốt, điều đó cho thấy công tác chọn tạo giống lúa vẫn là thách thức đối với các nhà khoa học, kinh doanh và người nông dân".

Research gap trọng tâm của đề tài được xác định rõ: Thiếu hụt các giống lúa ngắn ngày kết hợp đồng thời ba đặc tính ưu việt: (1) Tiềm năng năng suất vượt trội (đạt 6,0 - 7,5 tấn/ha trong vụ Xuân và 5,5 - 6,0 tấn/ha trong vụ Mùa); (2) Phẩm chất gạo thương phẩm và chất lượng cơm thượng hạng (hàm lượng amylose < 20%, cơm dẻo, đậm vị, có hương thơm); (3) Khả năng chống chịu sâu bệnh sinh học và chống chịu điều kiện ngoại cảnh bất thuận (chịu rét ở vụ Xuân, chống đổ lốp trong vụ Mùa). Đồng thời, khoảng trống về các gói quy trình thâm canh chuẩn xác (mật độ cấy, tỷ lệ bón đạm - lân - kali cân đối) cho từng phân nhóm sinh thái phụ Indica và Japonica trên đất phù sa sông Hồng chưa được giải quyết thấu đáo.

Hệ thống câu hỏi và giả thuyết nghiên cứu được thiết lập chặt chẽ:

• Câu hỏi nghiên cứu 1 (RQ1): Trong tập đoàn vật liệu 16 giống lúa thuần nhập nội và chọn tạo, giống lúa nào thuộc phân nhóm Indica và Japonica biểu hiện sự tương thích tối ưu giữa thời gian sinh trưởng ngắn (105-135 ngày), tiềm năng năng suất cao và phẩm chất gạo đạt tiêu chuẩn thương phẩm quốc tế tại ĐBSH?
• Câu hỏi nghiên cứu 2 (RQ2): Mức độ ổn định năng suất và tương tác kiểu gen × môi trường (G×E) của các giống lúa triển vọng diễn ra như thế nào qua các tiểu vùng sinh thái tại ĐBSH?
• Câu hỏi nghiên cứu 3 (RQ3): Mật độ cấy và liều lượng bón phân đạm tối ưu tác động như thế nào đến chỉ số diện tích lá (LAI), tốc độ tích lũy vật chất khô (VCK), cấu trúc các yếu tố cấu thành năng suất và khả năng hạn chế sâu bệnh hại của các giống được tuyển chọn?
• Giả thuyết nghiên cứu 1 (H1): Giống lúa Japonica (ĐS3) và Indica (BH9) có khả năng thích ứng sinh thái rộng, giữ vững độ thuần đồng ruộng, năng suất thực thu vượt đối chứng trên 10-15% và chống chịu tốt với rầy nâu, đạo ôn, bạc lá.
• Giả thuyết nghiên cứu 2 (H2): Việc điều chỉnh mật độ cấy kết hợp với bón đạm cân đối trên nền phân chuồng và phân khoáng (P, K) sẽ tối ưu hóa tỷ lệ dảnh hữu hiệu, tăng số hạt chắc/bông và mang lại hiệu quả kinh tế (HQKT) cao hơn sản xuất đại trà từ 15-25%.

Khung lý thuyết của công trình tích hợp: Mô hình kiểu cây lúa mới (New Rice Plant Type) của Khush (1994), Lý thuyết quang hợp quần thể và tích lũy chất khô của Suichi Yoshida (1985), Di truyền học về hàm lượng amylose (Wx gene) và hương thơm (Badh2 locus) của Bourgis et al. và Lin (1989). Phạm vi nghiên cứu thực nghiệm được triển khai đồng bộ trên 16 giống lúa từ năm 2013 đến 2016 tại các vùng sinh thái đại diện của ĐBSH (Hưng Yên, Nam Định, Vĩnh Phúc, Thái Bình), mang lại tác động định lượng rõ rệt: Xác định thành công 2 giống lúa ĐS3 (Japonica) và BH9 (Indica), đồng thời chuyển giao quy trình thâm canh giúp tăng lợi nhuận thực tế từ 8,2 đến 12,5 triệu đồng/ha so với giống đại trà Khang dân 18 và Nhị ưu 838.

Literature Review và Positioning

Lịch sử chọn tạo giống lúa năng suất và chất lượng trên thế giới đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển mang tính bước ngoặt. Định luật dãy biến dị tương đồng của Vavilov (1951), được Chang và Somrith (1979) vận dụng vào lúa nước, đã thúc đẩy cuộc cách mạng xanh lần thứ nhất thông qua việc khai thác gen lùn (sd1) trên giống De-geo-woo-gen và Taichung Native 1, đỉnh cao là sự ra đời của giống IR8 (1966) tạo ra bước nhảy vọt về năng suất nhưng lại bộc lộ hạn chế về chất lượng hạt (gạo khô, hàm lượng amylose cao trên 26%). Đến thập niên 1990, Khush (1994) và Nashir Uddin et al. (2016) đề xuất mô hình kiểu cây lúa mới (New Rice Plant Type) với đặc trưng: 3-4 dảnh/khóm, không dảnh vô hiệu, thân cứng, lá thẳng đứng dày xanh đậm, số hạt chắc/bông đạt 200-250 hạt và tiềm năng năng suất đạt 10-13 tấn/ha.

Trường phái nghiên cứu chất lượng hạt gạo tập trung vào bốn trụ cột: chất lượng xay xát, chất lượng thương phẩm, chất lượng nấu nướng - ăn uống và chất lượng dinh dưỡng (Murata, 1989; Khush et al., 1988). Các tranh luận học thuật sâu sắc xoay quanh bản chất di truyền của các tính trạng chất lượng:

1. Tranh luận về kiểm soát di truyền hàm lượng Amylose: Một trường phái (Shen et al., 1990; Bian JM et al., 2014) cho rằng hàm lượng amylose chịu sự kiểm soát của đơn gen Wx trên nhiễm sắc thể số 6, trong đó alen quy định hàm lượng amylose cao trội hoàn toàn so với alen thấp. Ngược lại, Cheng A. và cs lập luận rằng trong các tổ hợp lai phức tạp giữa Indica và Japonica, hàm lượng amylose chịu sự chi phối của hệ thống đa gen số lượng (polygenes) kết hợp với các gen biến đổi (modifier genes) và chịu ảnh hưởng đáng kể bởi nhiệt độ môi trường giai đoạn trỗ - chín.
2. Tranh luận về tính trạng hương thơm (Aroma): Yang và Zhao (1993) cho rằng hương thơm hạt gạo do nhiều gen tương tác quy định, dẫn đến tỷ lệ phân ly kiểu hình F2 biến thiên phức tạp (9:7, 15:1, 13:3). Trong khi đó, Bourgis et al. và Bùi Chí Bửu - Nguyễn Thị Lang (2005) khẳng định locus Badh2 (mã hóa enzyme betaine aldehyde dehydrogenase 2) mang đột biến mất đoạn 8-bp trên exon 7 mới là nhân tố quyết định sự tích lũy hợp chất tạo hương 2-acetyl-1-pyrroline (2-AP).

So sánh với các nghiên cứu quốc tế:

• Trường hợp Hoa Kỳ: Paggi và Yamazaki (2001) nghiên cứu thâm canh lúa Japonica tại California đạt năng suất bình quân 9,0 tấn/ha nhờ kiểm soát mật độ gieo sạ và quang hợp tối ưu, nhưng canh tác trong điều kiện khí hậu Địa Trung Hải ôn hòa. Luận án đặt trong bối cảnh ĐBSH nhiệt đới gió mùa có vụ Xuân rét lạnh ẩm và vụ Mùa nóng ẩm mưa bão, đòi hỏi tính chống chịu sinh thái khắt khe hơn.
• Trường hợp Thái Lan và Nam Á: Giraud (2010) và Singh et al. (2010) phân tích các giống thơm truyền thống như Khao Dawk Mali 105 hay Basmati 370 có phẩm cấp thượng hạng nhưng năng suất thấp (chỉ đạt 1,7 - 3,8 tấn/ha) và mẫn cảm quang chu kỳ. Luận án vượt lên rào cản này bằng cách tuyển chọn các dòng thuần cải tiến (ĐS3, BH9) dung hòa được tính thơm, cơm dẻo, năng suất cao (5,5 - 7,5 tấn/ha) và không cảm quang (thích hợp cho cả vụ Xuân và vụ Mùa).

Luận án định vị chính xác tại điểm giao thoa giữa chọn lọc kiểu gen ưu việt và hoàn thiện gói kỹ thuật nông học, khắc phục trực tiếp thực trạng tại ĐBSH: nông dân có xu hướng bón thừa phân đạm hóa học dẫn đến lốp đổ và sâu bệnh bùng phát, hoặc sử dụng giống chất lượng cũ có TGST dài cản trở cây vụ Đông.

Đóng góp lý thuyết và khung phân tích

Đóng góp cho lý thuyết

Công trình mở rộng và làm sâu sắc thêm Lý thuyết tích lũy chất khô và cấu thành năng suất của Suichi Yoshida (1985) và Nguyễn Đình Giao et al. (2001). Luận án chứng minh rằng năng suất quần thể lúa không chỉ phụ thuộc đơn thuần vào sinh khối tích lũy mà là kết quả của sự tương tác hài hòa giữa ba chỉ số: Hiệu suất quang hợp thuần (NAR), Chỉ số diện tích lá (LAI) và Thời gian quang hợp hiệu dụng (t) thông qua phương trình:

$$P = NAR \times LAI \times t$$

Nghiên cứu cung cấp bằng chứng thực nghiệm khẳng định: Với các giống lúa bán lùn lá đứng (erect leaf canopy) như ĐS3 và BH9, việc nâng cao chỉ số LAI ở thời kỳ đẻ nhánh rộ và làm đòng (đạt ngưỡng tối ưu LAI = 5,5 - 6,5) không gây ra hiện tượng che khuất tán lá tiêu cực, từ đó duy trì tỷ lệ tích lũy vật chất khô (VCK) cao sau trỗ, đóng góp trực tiếp vào tỷ lệ hạt chắc (> 82%) và khối lượng 1.000 hạt (24,5 - 25,5 g ở ĐS3; 20,5 - 21,5 g ở BH9).

Về mặt di truyền - nông học, luận án đóng góp vào hệ thống chỉ tiêu chọn lọc đa biến đối với hai loài phụ lúa:

• Mô hình chọn lọc Japonica nhiệt đới hóa: Tích hợp tính chịu lạnh giai đoạn mạ (ngưỡng nhiệt độ 15°C), gốc thân to cứng, bông chụm, tỷ lệ bạc bụng thấp (< 5%), hàm lượng amylose thấp (15,5 - 17,2%), độ bền thể gel mềm (> 70 mm).
• Mô hình chọn lọc Indica chất lượng cao: Kết hợp tính kháng đa yếu tố (đạo ôn điểm 1-3, bạc lá điểm 1-3, rầy nâu điểm 3), góc lá hẹp, bông dài nhiều gié, hàm lượng amylose trung bình thấp (18,0 - 19,5%), mùi thơm 2-AP rõ rệt (điểm 2 theo thang IRRI).

Khung phân tích độc đáo

Khung phân tích của đề tài được xây dựng trên sự tích hợp liên ngành giữa:

1. Di truyền - Chọn giống thực nghiệm: Đánh giá kiểu hình nông sinh học theo quy chuẩn của Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI-SES).
2. Nông học thâm canh: Thiết kế thí nghiệm nhân tố kép (Split-plot / Factorial) để giải mã tương tác giữa Mật độ cấy ($D$) × Liều lượng phân đạm ($N$).
3. Mô hình sinh thái - thống kê Biometrics: Ứng dụng mô hình GGE Biplot (Genotype and Genotype-by-Environment interaction) nhằm lượng hóa độ ổn định năng suất và xác định mức độ thích ứng chuyên biệt của từng giống đối với các tiểu vùng sinh thái tại ĐBSH.

Boundary conditions (Điều kiện biên): Khung phân tích và các kết luận kỹ thuật được thiết lập cho vùng đất phù sa sông Hồng có độ phì từ trung bình đến khá, hệ thống tưới tiêu chủ động, áp dụng trong cơ cấu 2 vụ lúa (Xuân muộn - Mùa sớm) hoặc 2 vụ lúa + 1 vụ màu.

Phương pháp nghiên cứu tiên tiến

Thiết kế nghiên cứu

Nghiên cứu vận dụng thế giới quan Thực chứng luận (Positivism) kết hợp phương pháp luận sinh học thực nghiệm nông học (Agronomic Empiricism), đề cao tính khách quan, khả năng lặp lại và kiểm chứng định lượng. Thiết kế nghiên cứu phân tầng gồm 4 giai đoạn logic:

1. Giai đoạn 1 (Screening): Khảo nghiệm tuyển chọn từ 16 giống lúa nhập nội và lai tạo (gồm 8 giống Indica và 8 giống Japonica) tại Trạm Khảo nghiệm Giống cây trồng Văn Lâm - Hưng Yên trong năm 2013 (vụ Xuân và vụ Mùa).
2. Giai đoạn 2 (Adaptability & G×E): Khảo nghiệm giá trị canh tác và sử dụng (VCU) đa điểm cho 2 giống được chọn (ĐS3 và BH9) tại 4 tỉnh (Hưng Yên, Nam Định, Thái Bình, Vĩnh Phúc) qua 4 vụ liên tiếp (Xuân 2014, Mùa 2014, Xuân 2015, Mùa 2015).
3. Giai đoạn 3 (Agronomic Optimization): Thí nghiệm 2 nhân tố (mật độ cấy và liều lượng bón đạm) theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCBD), 3 lần nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm $20\text{ m}^2$.
4. Giai đoạn 4 (Demonstration & Upscaling): Xây dựng mô hình trình diễn quy mô lớn ($0,5 - 1,0\text{ ha/mô hình}$) tại Hưng Yên, Nam Định, Vĩnh Phúc (2016) để lượng hóa hiệu quả kinh tế.

Quy trình nghiên cứu rigorous

• Giao thức thu thập số liệu: Đo đếm các chỉ tiêu hình thái và nông sinh học theo Hệ thống Đánh giá Tiêu chuẩn cho Cây Lúa (Standard Evaluation System for Rice - SES, IRRI, 2002). Đánh giá động thái đẻ nhánh 7 ngày/lần từ khi bén rễ hồi xanh đến khi đẻ nhánh tối đa.
• Xác định chỉ số quang hợp và sinh khối: Đo LAI bằng phương pháp cân diện tích lá theo chuẩn Yoshida (1985). Xác định chất khô tích lũy (VCK) bằng cách sấy mẫu ở 105°C trong 15 phút đầu để diệt men, sau đó sấy ở 80°C đến khối lượng không đổi.
• Quy trình phân tích hóa sinh hạt gạo:
  • Hàm lượng Amylose: Phương pháp đo màu quang phổ phức hệ Iod - Amylose theo chuẩn Julius (1971) cải tiến, so màu ở bước sóng 620 nm.
  • Hàm lượng Protein: Xác định nitơ tổng số bằng phương pháp Micro-Kjeldahl, nhân hệ số chuyển đổi 5,95.
  • Độ bền thể gel (Gel consistency): Phương pháp Cagampang et al. (1973), đo chiều dài dòng gel dịch bột gạo trong ống nghiệm đặt nằm ngang sau 1 giờ.
  • Nhiệt độ hóa hồ (BEPT): Đánh giá độ phân hủy hạt gạo trong dung dịch KOH 1,7% sau 23 giờ ở nhiệt độ 30°C (thang điểm 1-7 của Little et al., 1958).
  • Đánh giá mùi thơm: Phương pháp cảm quan kết hợp ủ hạt/lá trong dung dịch KOH 1,7% theo tiêu chuẩn IRRI (Sood và Siddiq, 1978).
• Giám sát áp lực sâu bệnh: Đánh giá mức độ nhiễm bệnh đạo ôn (Magnaporthe oryzae), bạc lá (Xanthomonas oryzae pv. oryzae), khô vằn (Rhizoctonia solani) và rầy nâu (Nilaparvata lugens) theo thang điểm chuẩn 1 - 9 của IRRI trong điều kiện lây nhiễm tự nhiên và nhân tạo.

Data và phân tích

Số liệu thực nghiệm được xử lý bằng các công cụ sinh trắc học hiện đại:

• Phân tích phương sai (ANOVA) bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và SAS 9.1 để kiểm định sai khác giữa các nghiệm thức.
• Trắc nghiệm Duncan và phân tách trung bình bằng LSD ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,05$ và $\alpha = 0,01$.
• Phân tích tương tác Kiểu gen × Môi trường và vẽ biểu đồ GGE Biplot bằng phần mềm GenStat 12.1, giúp nhận diện chính xác độ ổn định và tiềm năng thích ứng của giống qua các môi trường khảo nghiệm.

Phát hiện đột phá và implications

Những phát hiện then chốt

1. Xác định thành công 2 giống lúa ưu tú đại diện cho hai phân nhóm sinh thái:
   • Giống lúa ĐS3 (Japonica): TGST vụ Xuân 130 - 135 ngày, vụ Mùa 105 - 110 ngày; chiều cao cây 100 - 105 cm, thân to cứng, chống đổ ngã tuyệt đối (điểm 1); khả năng chịu rét vượt trội ở giai đoạn mạ và đẻ nhánh; năng suất vụ Xuân đạt 6,00 - 7,50 tấn/ha, vụ Mùa đạt 5,50 - 6,00 tấn/ha; hạt gạo bầu tròn, tỷ lệ gạo xát đạt 68,5 - 69,2%, tỷ lệ gạo nguyên đạt 62,4 - 64,1%, tỷ lệ bạc bụng cực thấp (1,2 - 2,0%), hàm lượng amylose 16,2%, cơm mềm, dẻo đậm, giữ độ mềm sau khi nguội.
   • Giống lúa BH9 (Bắc hương 9 - Indica): TGST vụ Xuân 130 - 135 ngày, vụ Mùa 105 - 110 ngày; dạng hình gọn, lá đứng xanh bền; đẻ nhánh khỏe và tập trung (tỷ lệ dảnh hữu hiệu đạt 72 - 78%); năng suất vụ Xuân đạt 5,50 - 6,35 tấn/ha, vụ Mùa đạt 5,40 - 5,80 tấn/ha; hạt gạo thon dài (chiều dài hạt gạo lật 6,65 mm), hàm lượng amylose 18,5%, nhiệt độ hóa hồ trung bình, cơm mềm, vị đậm và có mùi thơm tự nhiên đặc trưng (điểm 2).
2. Tính kháng sâu bệnh vượt trội so với các giống đối chứng: Khảo nghiệm qua các vụ cho thấy giống BH9 và ĐS3 kháng hoặc nhiễm rất nhẹ với các đối tượng dịch hại nguy hiểm:
   • Bệnh đạo ôn: Điểm 1 - 3 (đối chứng nhiễm điểm 5 - 7).
   • Bệnh bạc lá vi khuẩn: Điểm 1 - 3 trong vụ Mùa (trong khi Bắc thơm số 7 bị cháy lá nặng, điểm 7 - 9).
   • Rầy nâu: Điểm 3 (kháng vừa), tỷ lệ hại thấp.
3. Độ ổn định năng suất cao qua phân tích GGE Biplot: Kết quả phân tích GGE Biplot qua 3 mùa vụ (Xuân 2014, Mùa 2014, Xuân 2015) tại 3 địa điểm chỉ ra rằng vector chiều dài của giống ĐS3 và BH9 nằm sát trục hoành (AEC abscissa), chứng minh đây là các giống có độ ổn định di truyền cao nhất ($IPCA1$ gần bằng 0) và tiềm năng năng suất dẫn đầu toàn vùng.
4. Quy luật tương tác Mật độ × Phân đạm trên đất phù sa sông Hồng: Số liệu thực nghiệm khẳng định quan điểm của Suichi Yoshida (1985): "Ở ruộng lúa cấy, số bông/m2 phụ thuộc nhiều vào năng lực đẻ nhánh, chỉ tiêu này xác định chủ yếu vào khoảng 10 ngày sau khi đẻ nhánh tối đa". Bón thừa đạm ($120\text{ kg N/ha}$) ở mật độ cấy quá dày ($60\text{ khóm/m}^2$) không làm tăng năng suất mà làm tăng tỷ lệ dảnh vô hiệu, tăng mức độ nhiễm rầy và khô vằn, giảm tỷ lệ hạt chắc.
   • Công thức thâm canh tối ưu cho giống ĐS3: Vụ Xuân cấy mật độ 55 khóm/m², bón 8 tấn phân chuồng + 100 kg N + 90 kg P₂O₅ + 90 kg K₂O/ha (đạt năng suất 7,12 tấn/ha); Vụ Mùa cấy mật độ 50 khóm/m², bón 8 tấn phân chuồng + 90 kg N + 90 kg P₂O₅ + 90 kg K₂O/ha (đạt năng suất 5,85 tấn/ha).
   • Công thức thâm canh tối ưu cho giống BH9: Vụ Xuân cấy mật độ 45 khóm/m², bón 8 tấn phân chuồng + 100 kg N + 90 kg P₂O₅ + 90 kg K₂O/ha (đạt năng suất 6,28 tấn/ha); Vụ Mùa cấy mật độ 45 khóm/m², bón 8 tấn phân chuồng + 90 kg N + 90 kg P₂O₅ + 90 kg K₂O/ha (đạt năng suất 5,62 tấn/ha).

Implications đa chiều

• Về mặt lý thuyết: Cung cấp mô hình định lượng về phản ứng quang chu kỳ và dinh dưỡng khoáng của hai phân loài phụ lúa lùn trong điều kiện khí hậu cận nhiệt đới gió mùa có mùa đông lạnh.
• Về mặt phương pháp luận: Chuẩn hóa quy trình đánh giá kết hợp giữa chỉ thị hóa sinh chất lượng hạt, thử thách sâu bệnh nhân tạo và phân tích tương tác G×E phục vụ tuyển chọn giống lúa vùng sinh thái.
• Về mặt thực tiễn sản xuất: Giúp ĐBSH giải quyết triệt để xung đột thời vụ giữa lúa vụ Mùa và cây vụ Đông (ngô, đậu tương, rau màu cao cấp). Nhờ TGST vụ Mùa chỉ 105 - 110 ngày, nông dân có thể thu hoạch trước ngày 25/9 - 05/10, tạo quỹ đất lý tưởng cho vụ Đông sớm ưa ấm.
• Về mặt chính sách nông nghiệp: Cung cấp cơ sở khoa học để Bộ Nông nghiệp và PTNT, Sở Nông nghiệp các tỉnh đưa ĐS3 và BH9 vào cơ cấu bộ giống lúa chủ lực thay thế các giống thoái hóa, phục vụ Đề án Tái cơ cấu ngành lúa gạo Việt Nam nâng cao giá trị gia tăng.

Limitations và Future Research

1. Giới hạn phạm vi sinh thái: Các thí nghiệm thâm canh mật độ và phân bón chủ yếu thực hiện trên nhóm đất phù sa sông Hồng điển hình. Phản ứng của hai giống trên đất phù sa cổ bạc màu, đất phèn mặn ven biển (Hải Phòng, Nam Định, Ninh Bình) chưa được khảo sát chi tiết.
2. Giới hạn về phân tích phân tử: Đề tài tập trung vào đánh giá kiểu hình (phenotyping) và sinh thái học nông nghiệp, chưa giải trình tự gen hoặc ứng dụng chỉ thị phân tử (MAS) để xác định chính xác các alen kháng bệnh bạc lá (Xa4, xa5, Xa7) và gen thơm (badh2) trên dòng BH9.
3. Định hướng nghiên cứu tiếp theo (Research Agenda):
   • Ứng dụng kỹ thuật hồi giao có sự trợ giúp của chỉ thị phân tử (MABC) để chuyển nạp các QTL chịu ngập (Sub1) và chịu mặn (Saltol) vào nền di truyền của ĐS3 và BH9 nhằm thích ứng với biến đổi khí hậu.
   • Nghiên cứu hoàn thiện quy trình canh tác lúa thông minh giảm phát thải khí nhà kính (kỹ thuật tưới ngập - khô xen kẽ AWD kết hợp bón phân chuyên biệt vùng SSNM).
   • Đánh giá khả năng chế biến công nghiệp sâu (sản xuất bột gạo cao cấp, cốm, sushi) từ nguồn nguyên liệu lúa ĐS3 và BH9.

Tác động và ảnh hưởng

• Tác động học thuật: Cung cấp tập dữ liệu thực nghiệm chuẩn xác cho các cơ sở nghiên cứu và đào tạo nông học; mở rộng tài liệu tham khảo cho chuyên ngành Khoa học cây trồng và Di truyền chọn giống.
• Tác động kinh tế ngành: Thúc đẩy tái cơ cấu cơ cấu mùa vụ tại ĐBSH. Tại Hưng Yên trong vụ Xuân 2016, mô hình ĐS3 mang lại doanh thu 55,2 triệu đồng/ha, lợi nhuận thuần đạt 26,4 triệu đồng/ha, cao hơn đối chứng Khang dân 18 là 10,8 triệu đồng/ha (tăng 69,2%). Tại Nam Định trong vụ Mùa 2016, mô hình BH9 đạt lợi nhuận 19,8 triệu đồng/ha, cao hơn giống Bắc thơm số 7 đại trà bị nhiễm bệnh tới 12,5 triệu đồng/ha.
• Tác động xã hội và môi trường: Giảm thiểu 2-3 lần số đợt phun thuốc trừ sâu bệnh hóa học nhờ tính kháng tự nhiên của giống, bảo vệ sức khỏe nông dân, giảm thiểu tồn dư hóa chất trên đồng ruộng và bảo tồn hệ sinh vật đất.
• Ý nghĩa quốc tế: Đóng góp thêm bài học kinh nghiệm về việc nhiệt đới hóa thành công phân loài lúa Japonica vào hệ thống canh tác lúa nước châu Á.

Đối tượng hưởng lợi

• Nghiên cứu sinh và Giới học thuật: Tiếp cận phương pháp luận nghiên cứu đồng bộ từ tuyển chọn kiểu gen đến tương tác G×E và giải pháp kỹ thuật nông học thâm canh.
• Nông dân trồng lúa vùng ĐBSH: Tiếp cận bộ giống lúa mới có năng suất cao, chất lượng gạo thượng hạng, bán được giá cao hơn 15 - 30% so với thóc thường và an toàn trước dịch hại.
• Doanh nghiệp lúa gạo và Hợp tác xã: Xây dựng vùng nguyên liệu lúa gạo chất lượng cao đồng nhất, phục vụ phân khúc gạo cao cấp nội địa (Hà Nội, các đô thị lớn) và hướng đến xuất khẩu.
• Cơ quan quản lý và hoạch định chính sách: Có luận cứ khoa học tin cậy để quy hoạch vùng sản xuất lúa chất lượng cao và xây dựng chính sách hỗ trợ phát triển giống lúa thuần mới.

Câu hỏi chuyên sâu

1. Đóng góp lý thuyết độc đáo nhất của luận án là gì? Luận án đã mở rộng Lý thuyết tích lũy chất khô của Suichi Yoshida (1985) và mô hình New Rice Plant Type của Khush (1994) khi chứng minh rằng: Ở điều kiện sinh thái ĐBSH, việc kết hợp dạng hình bán lùn (100-105 cm), lá đứng, đẻ nhánh gọn của hai loài phụ Japonica (ĐS3) và Indica (BH9) cho phép tăng mật độ quần thể lên 50 - 55 khóm/m² mà vẫn duy trì chỉ số LAI tối ưu (5,5 - 6,5), không gây lốp đổ hay giảm tỷ lệ hạt chắc, phá vỡ định kiến cho rằng lúa chất lượng cao bắt buộc phải cấy thưa và năng suất thấp.
2. Điểm đổi mới phương pháp luận so với các nghiên cứu trước đây tại Việt Nam? Khác với các nghiên cứu trước đây chỉ đánh giá phân tích phương sai 1 chiều đơn lẻ tại từng điểm khảo nghiệm, luận án áp dụng phân tích Biplot đa biến GGE (Genotype and Genotype-by-Environment interaction), tách bạch rõ ràng hiệu ứng kiểu gen chính ($G$) và tương tác ($G\times E$), lượng hóa bằng tọa độ toán học $IPCA1$ và $IPCA2$, cung cấp cơ sở thống kê vững chắc về độ ổn định di truyền của giống.
3. Phát hiện nào gây bất ngờ nhất và bằng chứng thực nghiệm đi kèm? Phát hiện bất ngờ nhất là giống lúa Japonica ĐS3 – một giống có nguồn gốc ôn đới – không chỉ phát triển xuất sắc trong vụ Xuân (chịu rét) mà còn thích ứng cực kỳ hoàn hảo trong vụ Mùa nhiệt đới nóng ẩm tại ĐBSH. Trong vụ Mùa 2013-2015, ĐS3 đạt năng suất bình quân 5,50 - 6,00 tấn/ha, cứng cây chống đổ tuyệt đối (điểm 1), tỷ lệ bạc bụng chỉ 1,2%, đập tan quan điểm cho rằng lúa Japonica chỉ gieo cấy được trong vụ Xuân lạnh ở miền Bắc.
4. Luận án có cung cấp quy trình nhân rộng (Replication Protocol) rõ ràng không? Công trình cung cấp chi tiết toàn bộ thông số kỹ thuật: Lịch thời vụ gieo mạ (Xuân muộn gieo 25/1 - 10/2; Mùa sớm gieo 5/6 - 20/6), tuổi mạ khi cấy (mạ nền 2,5 - 3 lá; mạ dược 4 - 4,5 lá), mật độ khóm cấy chính xác, định lượng phân bón theo nguyên tắc "bón lót sâu, thúc sớm, bón đòng đúng lúc" với liều lượng cụ thể từng loại phân N-P-K và phân hữu cơ cho từng vụ.
5. Chương trình nghiên cứu 10 năm tiếp theo được phác thảo như thế nào? Chương trình 10 năm tập trung vào: (1) Lập bản đồ gen và chuyển nạp đa gen kháng bệnh bạc lá (Xa21, xa13) vào giống BH9; (2) Xây dựng chuỗi giá trị thương hiệu gạo Japonica ĐS3 tại ĐBSH; (3) Tinh chỉnh gói kỹ thuật canh tác thích ứng với biến đổi khí hậu (nhiễm mặn cửa sông và hạn hán đầu vụ).

Kết luận

1. Tuyển chọn thành công giống lúa Japonica ĐS3 ngắn ngày (105-135 ngày), tiềm năng năng suất đạt 6,00 - 7,50 tấn/ha (vụ Xuân) và 5,50 - 6,00 tấn/ha (vụ Mùa), hạt gạo đẹp, không bạc bụng, amylose 16,2%, cơm dẻo mềm, chịu rét và chống đổ tốt.
2. Tuyển chọn thành công giống lúa Indica BH9 ngắn ngày (105-135 ngày), năng suất đạt 5,50 - 6,35 tấn/ha (vụ Xuân) và 5,40 - 5,80 tấn/ha (vụ Mùa), cơm mềm đậm có hương thơm tự nhiên, kháng tốt với đạo ôn, bạc lá và rầy nâu.
3. Xác lập hoàn chỉnh gói kỹ thuật thâm canh tối ưu cho 2 giống trên đất phù sa sông Hồng: Mật độ cấy từ 45 - 55 khóm/m² kết hợp mức bón 90 - 100 kg N + 90 kg P₂O₅ + 90 kg K₂O + 8 tấn phân chuồng/ha.
4. Ứng dụng thành công mô hình GGE Biplot chứng minh độ ổn định di truyền và khả năng thích ứng sinh thái rộng lớn của 2 giống lúa tại ĐBSH.
5. Mô hình trình diễn diện rộng khẳng định hiệu quả kinh tế vượt trội, tăng thu nhập cho nông dân từ 8,2 đến 12,5 triệu đồng/ha so với giống đại trà, mở rộng cánh cửa thâm canh cây vụ Đông sớm.
6. Mở ra 3 hướng nghiên cứu sinh học nông nghiệp mới: Chọn giống lúa chất lượng cao thích ứng biến đổi khí hậu, sinh lý dinh dưỡng lúa Japonica nhiệt đới hóa, và tự động hóa quy trình quản lý dinh dưỡng cây trồng theo thời gian thực.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Sau gần 30 năm đổi mới, một trong những thành tựu lớn nhất của nông nghiệp Việt Nam là sự phát triển của ngành lúa gạo. Từ một nước thiếu lương thực trong thập niên bảy mươi và nửa đầu thập niên tám mươi của thế kỷ trước, Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo vào năm 1989, chỉ bốn năm sau khi đổi mới và sau đó đến nay liên tiếp giữ vị trí là nước xuất khẩu gạo lớn trên thế giới. Sự phát triển của ngành lúa gạo đã đóng góp to lớn cho đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và xoá đói giảm nghèo.

Chúng ta không những có đủ lương thực tiêu dùng trong nước mà còn dư một lượng lớn để phục vụ xuất khẩu. “Phạm Thị Thanh Bình, Viện - Kinh tế và Chính trị Thế giới, Phát triển nông nghiệp Việt Nam, Thành tựu và hạn chế. 2017” Góp phần vào thành tích to lớn trên trước hết phải kể đến sự đóng góp quan trọng của các giống lúa mới cùng với việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật và chủ trương chính sách của Nhà nước về phát triển nông nghiệp. Mặc dù đã đạt được thành tựu to lớn nhưng ngành lúa gạo Việt Nam trong quá trình phát triển đã bộc lộ nhiều tồn tại, hạn chế.

Giá trị gia tăng của ngành lúa gạo giảm dần do sản xuất và kinh doanh hiệu quả thấp, thu nhập của nông dân trồng lúa giảm sút và không tương xứng với các tác nhân khác tham gia kinh doanh lúa gạo. Vùng Đồng bằng sông Hồng có diện tích tự nhiên là 2,06 triệu ha và gần 20 triệu dân, diện tích lúa gieo cấy hàng năm khoảng hơn 1 triệu ha, chiếm 88% diện tích cây lương thực của vùng và chiếm khoảng 14% diện tích gieo trồng lúa của cả nước. Tuy đất không rộng nhưng đây là vùng sản xuất lúa có trình độ thâm canh cao. Sản xuất lúa ở ĐBSH hướng đến thị trường nội địa, bao gồm thị trường lớn là thủ đô Hà Nội và các đô thị trong vùng, với xu thế tiêu dùng gạo 2 chất lượng cao gia tăng.

Vì vậy, vùng ĐBSH sẽ chuyển hướng mạnh sang sản xuất lúa chất lượng cao và quy hoạch các vùng sản xuất lúa đặc sản địa phương, lúa nếp, lúa Japonica. Tuy nhiên vùng này còn thiếu bộ giống lúa chất lượng cao, có giá trị hàng hóa, số lượng giống chất lượng cao phát triển rộng rãi trong sản xuất còn ít. Một số giống lúa chất lượng là giống chủ lực trong sản xuất nhưng bị nhiễm nặng sâu bệnh hại, nhiều vụ gây thiệt hại lớn cho sản xuất. Một giải pháp quan trọng góp phần tái cấu trúc ngành lúa gạo nước ta nhằm nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững là nghiên cứu đưa vào sản xuất các giống lúa chất lượng và có giá trị hàng hóa cao trên thị trường lúa gạo thế giới và trong nước.

(Theo https://vi.org/wiki/Đồng_bằng_sông_Hồng). Ðể nâng cao chất lượng lúa gạo thì khâu cơ bản là nghiên cứu chọn tạo, cải tiến giống để có những giống lúa có chất lượng giá trị hàng hóa cao hơn, kết hợp với việc xác định các biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp phát huy được tiềm năng của giống; thực tế chứng minh rằng đây là con đường nhanh và tiết kiệm để nâng cao chất lượng lúa gạo. Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu xác định giống lúa chất lượng, ngắn ngày và một số biện pháp kỹ thuật thâm canh phù hợp phục vụ sản xuất lúa vùng Đồng bằng sông Hồng” 1. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1.

Mục tiêu Xác định được giống lúa ngắn ngày, chất lượng cao, chống chịu được với sâu bệnh và điều kiện bất thuận vùng Đồng bằng sông Hồng. Đề xuất quy trình kỹ thuật thâm canh các giống lúa được xác định nhằm phục vụ sản xuất lúa chất lượng vùng Đồng bằng Sông Hồng (ĐBSH). Yêu cầu Tuyển chọn được giống lúa có thời gian sinh trưởng từ 130-135 ngày trong vụ Xuân, 105-110 ngày trong vụ Mùa, năng suất đạt từ 6,0-7,0 tấn/ha 3 trong vụ Xuân và 5,5-6,0 tấn/ha trong vụ Mùa, chất lượng cơm ngon, hàm lượng Amylose thấp (dưới 20%), nhiệt độ hóa hồ ở mức trung bình, giống sinh trưởng phát triển tốt, ít nhiễm sâu bệnh hại, có tính thích nghi và độ ổn định cao, phù hợp với sản xuất lúa tại các tỉnh Đồng bằng sông Hồng. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.

Ý nghĩa khoa học - Các kết quả thu được của Luận án cung cấp thêm những dẫn liệu khoa học phục vụ công tác nghiên cứu chọn tạo, tuyển chọn giống lúa ngắn ngày chất lượng cho vùng Đồng bằng sông Hồng. - Bổ sung một số biện pháp kỹ thuật canh tác để tăng hiệu quả sản xuất lúa chất lượng cao cho vùng Đồng bằng sông Hồng. - Cung cấp nguồn vật liệu khởi đầu cho công tác nghiên cứu, chọn tạo giống lúa ngắn ngày, chất lượng. - Kết quả của Luận án có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực chọn tạo và sản xuất lúa.

Ý nghĩa thực tiễn - Đã tuyển chọn được 1 giống lúa Japonica (ĐS3) và 1 giống lúa Indica (BH9), có thời gian sinh trưởng ngắn, sinh trưởng phát triển tốt, năng suất, chất lượng cao bổ sung vào cơ cấu giống lúa chất lượng, góp phần tăng thêm hiệu quả sản xuất lúa cho vùng Đồng bằng sông Hồng. - Khuyến cáo cho người sản xuất lúa ở vùng Đồng bằng sông Hồng thực hiện theo quy trình kỹ thuật canh tác giống lúa mới chất lượng, ngắn ngày đạt hiệu quả cao 1. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu của đề tài 1. Đối tượng nghiên cứu Các giống lúa ngắn ngày, năng suất, chất lượng được chọn tạo và nhập nội từ các nguồn trong và ngoài nước.

Phạm vi nghiên cứu 1. Về giống lúa: Nghiên cứu về đặc điểm nông học, tiềm năng năng suất, chất lượng, tính chống chịu sâu, bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất thuận; khả năng thích nghi với điều kiện sinh thái vùng Đồng bằng sông Hồng của 16 giống lúa làm vật liệu nghiên cứu. Về Kỹ thuật canh tác: - Nghiên cứu một số biện pháp kỹ thuật canh tác (mật độ cấy và liều lượng bón đạm) đối với 2 giống lúa đã được tuyển chọn - Xây dựng mô hình thâm canh cho 2 giống lúa mới được tuyển chọn tại 3 tỉnh đại diện vùng Đồng bằng sông Hồng. Đóng góp mới của luận án - Đã xác định được 2 giống lúa có nhiều đặc điểm tốt triển vọng nhằm bổ sung vào cơ cấu giống lúa chất lượng cho vùng Đồng bằng sông Hồng gồm: Giống BH 9 (Bắc hương 9) có thời gian sinh trưởng (130-135 ngày trong vụ Xuân, 105-110 ngày trong vụ Mùa), ít nhiễm sâu bệnh hại, giống sinh trưởng phát triển tốt, dạng hình đẹp, cây gọn, thân cứng, lá đứng, bền lá, đẻ nhánh khá, năng suất cao và ổn định (vụ Xuân đạt từ 5,50- 6,35 tấn/ha, vụ Mùa đạt 5,4-5,8 tấn/ha); Giống lúa ĐS3 có thời gian sinh trưởng vụ Xuân 130-135 ngày, vụ Mùa 105-110 ngày, năng suất đạt từ 6,0-7,5 tấn/ha trong vụ Xuân và 5,5-6,0 tấn/ha trong vụ Mùa, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt, chống đổ và chịu rét tốt.

- Đã đề xuất được biện pháp kỹ thuật canh tác phù hợp đối với 2 giống lúa ĐS3 và BH9 trên đất phù sa vùng Đồng bằng sông Hồng. Ở vụ Xuân, giống ĐS3 cấy mật độ 55 khóm/m2, bón 8 tấn phân chuồng +100 kg N + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O; Giống BH 9 cấy mật độ 45 khóm/m2, bón 8 tấn phân chuồng + 100 kg N + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O). Ở vụ Mùa, giống ĐS3 cấy mật độ 50 khóm/m2 và bón 8 tấn phân chuồng + 90 kg N+ 90 kg P2O5 + 90 kg K2O/ha; Giống BH 9 cấy mật độ 45 khóm/m2 và bón 90kg N + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O /ha. 5 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.

Vị trí địa lý, đặc điểm khí hậu và đất trồng lúa vùng Đồng bằng sông Hồng Đồng bằng sông Hồng (hay châu thổ sông Hồng) là một vùng đất rộng lớn nằm quanh khu vực hạ lưu sông Hồng thuộc miền Bắc Việt Nam, vùng đất bao gồm 11 tỉnh và thành phố. Vị trí địa lý của Đồng bằng sông Hồng trải rộng từ vĩ độ 21°34´B (huyện Lập Thạch) tới vùng bãi bồi khoảng 19°5´B (huyện Kim Sơn), từ 105°17´Đ (huyện Ba Vì) đến 107°7´Đ (trên đảo Cát Bà). Phía bắc và đông bắc là Vùng Đông Bắc (Việt Nam), phía tây và tây nam là vùng Tây Bắc, phía đông là vịnh Bắc Bộ và phía nam vùng Bắc Trung Bộ.Toàn vùng có diện tích: 23.336 km², chiếm 7,1 % diện tích của cả nước. Địa hình tương đối bằng phẳng, hướng thấp dần từ Tây Bắc-Đông Nam, trong vùng có nhiều ô trũng (Hà Nam - Nam Định - Ninh Bình).

Đất đai chủ yếu là đất phù sa màu mỡ. Đặc trưng khí hậu của vùng là mùa Đông từ tháng 10 đến tháng 4 năm sau là mùa khô. Mùa Xuân có tiết mưa phùn tạo điều kiện cho cây trồng sinh trưởng phát triển tốt. Đất đai của vùng rất thích hợp cho thâm canh lúa nước, trồng màu và các cây công nghiệp hàng năm.

Vùng có diện tích trồng cây lương thực đứng thứ 2 trong cả nước với diện tích đạt 1. Về sản xuất nông nghiệp: Trong các cây lương thực, lúa có ý nghĩa quan trọng nhất cả về diện tích và sản lượng. Năm 2010, so với cả nước, diện tích gieo trồng lúa của Đồng bằng sông Hồng có 1.150,1 nghìn ha; chiếm 15,3% diện tích gieo trồng lúa của cả nước; năng suất đạt 5,92 tấn/ha/vụ, cao hơn 12%; sản lượng lúa đạt 6,83 triệu tấn bằng 17,5%. Cây lúa có mặt ở hầu hết các nơi, nhưng tập trung nhất và đạt năng suất cao nhất là ở các tỉnh Thái Bình, Nam Định, Hải Dương, Hưng Yên, Ninh Bình.

Thái Bình trở thành tỉnh 6 dẫn đầu cả nước về năng suất lúa (6,16 tấn/ha). Nhiều huyện, hợp tác xã đạt năng suất 8 - 10 tấn/năm. Các yếu tố hạn chế đến năng suất lúa vùng Đồng bằng sông Hồng Do nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên thường xuyên xảy ra bão lũ, hạn hán, sương muối. Bên cạnh đó vùng cũng thường xuyên xảy ra tình trạng thừa nước trong mùa mưa và thiếu nước trong mùa khô.

Sử dụng quá mức phân bón hóa học, thuốc phòng trừ sâu bệnh làm cho đất bị cứng (xi măng hóa) và huỷ diệt đa dạng sinh học; áp dụng chế độ canh tác không hợp lý làm xói mòn đất đai.