Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. SƠ LƯỢC VỀ CÂY LÚA Lúa gạo là loại thực phẩm quan trọng cho hơn 3,5 tỉ người hay trên 50 % dân số thế giới và cung cấp hơn 20 % tổng năng lượng hấp thụ hàng ngày của nhân loại. Cây lúa được trồng khắp trên thế giới nhưng nhiều nhất ở châu Á, Riêng hơn 2 tỉ người châu Á, lúa gạo cung cấp từ 60 đến 70 % calories. Năm 2016, tình hình sản xuất lương thực thế giới chủ yếu như ngũ cốc, lúa mì, lúa gạo và bắp được củng cố, đạt đến đạt 2.534,3 triệu tấn , trong đó: sản lượng lúa thế giới đạt đến 748 triệu tấn trong 2016 hay tăng 1,1 % so với năm 2015 (739,7 triệu).
Diện tích trồng cũng tăng lên 163,1 triệu ha, hay tăng 1,6 %. Năng suất bình quân 4,6 tấn/ha.(1) dù khí hậu bất thường xảy ra tại một số địa phương. Cũng trong năm 2016 sản lượng lúa tại khu vực châu Á đạt 678,6 triệu tấn, tăng 1,4 % so với năm 2015, sản xuất và tiêu thụ hơn 90 % tổng sản lượng thế giới, châu Phi và châu Mỹ La Tinh sản xuất khoảng 5 % sản lượng lúa thế giới ở mỗi lục địa. Tuy vậy, thị trường lúa gạo trên thế giới rất nhỏ hẹp so với thị trường lúa mì và bắp, chỉ chiếm độ 5 % tổng sản lượng sản xuất mà thôi; cho nên dễ bị dao động với sự thay đổi nhỏ trong mức cung cầu của các nước sản xuất lúa gạo quan trọng trên thế giới.
Nhu cầu sử dụng lúa gạo thế giới 2014-2015 hiện đạt ở mức 500,5 triệu tấn , (gạo xay xát), cao hơn 1,9 % so với mức dự báo niên vụ 2013-2014. Khoảng 83 % lượng gạo tiệu thụ, tương đương 415,4 triệu tấn, sẽ tương ứng với lượng tiêu dùng thực phẩm. Lượng gạo dành cho bữa ăn là 14,5 triệu tấn, tương đương 3 % trong tổng lượng tiêu thụ và 70,6 triệu tấn còn lại, tương đương 14 %, để làm hạt giống, được sử dụng trong công nghiệp dưới dạng phi thực phẩm và thải loại. Tính theo bình quân đầu người, mặc dù giá bán lẻ cao ở hầu hết các khu vực so với năm ngoái nhưng tiêu thụ thực phẩm sẽ tăng nhẹ từ 57,3 kg trong niên vụ 2013 - 2014.
Hiện nay lúa gạo ngày càng trở nên phổ biến sâu rộng ở châu Mỹ, Trung Đông và nhất là châu Phi vì lúa gạo được xem như thực phẩm bổ dưỡng lành mạnh cho sức khoẻ và thích hợp cho đa dạng hóa các bữa ăn hàng ngày. Khẩu phần gạo hàng năm cho mỗi đầu người châu Á từ 60 kg đến 200 kg, Việt Nam gần 170 kg. Gạo còn dùng để chế biến thành thức ăn như bánh, bánh tráng, bún, bột, thức ăn nhanh, dầu, hoặc các thức uống. Gạo là loại thực phẩm carbohydrate hỗn tạp, chứa tinh bột (80 %), một thành phần chủ yếu cung cấp nhiều năng lượng, protein (7,5 %), nước (12 %), vitamin và các chất khoáng (0,5 %) cần thiết cho cơ thể.
Cây lúa trồng ngày nay là do sự tiến hoá liên tục của cây lúa dại dưới sự tác động của con người và thiên nhiên qua nhiều thiên niên kỷ. Vào thời nguyên thủy, cây lúa dại được con người thuần dưỡng quanh những đầm lầy và những rẫy nương gần Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 5 nơi cư trú. Dưới những ảnh hưởng tác động của môi trường khắc nghiệt như khô hạn, hoặc nhiệt độ thay đổi quá lớn hàng năm, một số loài lúa dại cổ sơ đã tiến hoá dần dần để thích ứng với các điều kiện phong thổ địa phương. Sự tiến hoá của loài lúa vẫn tiếp tục qua thời gian và không gian.
Nhờ sự thuần dưỡng và áp dụng phương pháp lai tạo của con người, cây lúa vốn từ ít chồi đã trở nên nhiều chồi trong điều kiện thuận lợi; gié lúa từ ít hạt (30 - 40 hạt/gié) có được nhiều hạt (100 - 300 hạt/gié); cây lúa bị nhiều quang cảm trở nên ít hoặc không quang cảm; từ dài ngày (135 - 210 ngày) trở thành ngắn ngày (80 - 100 ngày); ít phản ứng đạm trở nên phản ứng đạm cao; từ chỉ số thu hoạch thấp (0,2 - 0,3) đã vượt cao hơn (0,4 - 0,6) và cuối cùng năng suất lúa từ thấp (200 - 300 kg/ha) tăng lên năng suất cao (10.000 kg/ha) trong điều kiện nhiệt đới. GIÁ TRỊ DINH DƯỠNG CỦA LÚA GẠO Gạo là thức ăn giàu dinh dưỡng. So với lúa mì, gạo có thành phần tinh bột và protein hơi thấp hơn, nhưng năng lượng tạo ra cao hơn do chứa nhiều chất béo hơn (Bảng 1. Ngoài ra, nếu tính trên đơn vị 1 hecta, gạo cung cấp nhiều calo hơn lúa mì do năng suất lúa cao hơn nhiều so với lúa mì.
Thành phần hóa học của lúa gạo so với 3 loại hạt ngũ cốc Chỉ tiêu Gạo lúa Bắp Cao Gạo lức (Tính trên khối lượng khô) Mì Lương Protein (Nx6.25) (%) 12,3 11,4 9,6 8,5 Chất béo (%) 2,2 5,7 4,5 2,6 Chất đường bột (%) 81,1 74,0 67,4 74,8 Chất xơ (%) 1,2 2,3 4,8 0,9 Tro (%) 1,6 1,6 3,0 1,6 Năng lượng (cal/100g) 436 461 447 447 Thiamin (B1) (mg/100g) 0,52 0,37 0,38 0,34 Riboflavin (B2) (mg/100g) 0,12 0,12 0,15 0,05 Niacin (B3) (mg/100g) 4,3 2,2 3,9 4,7 Fe (mg/100g) 5 4 10 3 Zn (mg/100g) 3 3 2 2 Lysine (g/16gN) 2,3 2,5 2,7 3,6 Threonine (g/16gN) 2,8 3,2 3,3 3,6 Methionine + Cystine (g/16gN) 3,6 3,9 2,8 3,9 Tryptophan (g/16gN) 1,0 0,6 1,0 1,1 Nguồn: McCanco và Widdowson, 1960: Khan và Eggum, 1978 và Eggum, 1979. Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 6 Giả sử một người trung bình cần 3.200 calo mỗi ngày thì một hecta lúa có thể nuôi 2,055 người/ngày hoặc 5,63 người/năm, trong khi lúa mì chỉ nuôi được 3,67 người /năm, bắp 5,3 người/năm. Hơn nữa, trong gạo lại có chứa nhiều acid amin, thiết yếu như: Lysine, Threonine, Methionine, Tryptophan… hơn hẳn lúa mì. Trong hạt gạo, hàm lượng dinh dưỡng tập trung ở các lớp ngoài và giảm dần vào trung tâm.
Phần bên trong nội nhũ chỉ chứa chủ yếu là chất đường bột (Bảng 1. So sánh thành phần hóa học của gạo trắng và cám Chỉ tiêu Gạo trắng Cám Ghi chú (Tính trên khối lượng khô) Tinh bột (% anhydroglucose) 89,8 9,7 Amylose (%) 32,7 6,7 Đường tổng số (% glucose) 0,4 6,4 Sợi thô (xơ) (%) 0,1 9,7 Chất béo (%) 0,6 22,8 Protein thô (%) 7,7 15,7 Tro (%) 0,56 10,6 Lân (%) 0,09 1,7 Fe (mg/100g) 0,67 15,7 Zn (mg/100g) 1,3 10,9 Lyzine (g/16gN) 3,8 5,6 Threonine (g/16gN) 3,7 4,1 Methionne + Cystine (g/16gN) 4,9 4,7 Tryptophan (g/16gN) 1,2 1,2 Thiamin (B1) (mg/100g) 0,07 2,26 Riboflavin (B2) (mg/100g) 0,03 0,25 Niacin (B3) (mg/100g) 1,6 29,8 Nguồn: Eggum, 1979 (Resurreccion và cộng tác viên, 1979; Singh và Juliano, 1977; Cagampang và cộng tác viên, 1976). Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 7 Cám hay lớp vỏ ngoài của hạt gạo chiếm khoảng 10 % khối lượng khô là thành phần rất bổ dưỡng của lúa, chứa nhiều protein, chất béo, khoáng chất và vitamin đặt biệt là các vitamin nhóm B. Tấm gồm có mầm hạt lúa bị tách ra khi xay chà, cũng là thành phần rất bổ dưỡng, chứa nhiều protein, chất béo, đường, chất khoáng và vitamin.
NGUỒN GỐC VÀ PHÂN LOẠI CỦA CÂY LÚA 1. Nguồn gốc Cây lúa trồng hiện nay đã trải qua một lịch sử tiến hóa rất lâu dài và khá phức tạp, với nhiều thay đổi rất lớn về đặc điểm hình thái, nông học, sinh lý và sinh thái để thích nghi với điều kiện khác nhau của môi trường thay đổi theo không gian và thời gian. Sự tiến hoá này bị ảnh hưởng rất lớn bởi hai tiến trình chọn lọc: chọn lọc tự nhiên và chọn lọc nhân tạo. Hiểu biết về nguồn gốc cây lúa trồng giúp ta hình dung được quá trình tiến hóa và hiểu được điều kiện môi trường cùng những yêu cầu sinh thái tự nhiên mà cây lúa cần cho nhu cầu sinh trưởng và phát triển đặt biệt của nó.
Điều này sẽ rất cần thiết cho công cuộc nghiên cứu cải tiến giống và biện pháp kỹ thuật để gia tăng năng suất lúa. Về nguồn gốc cây lúa, đã có nhiều tác giả đề cập tới nhưng cho tới nay vẫn chưa có những dữ liệu chắc chắn và thống nhất. Có một điều là lịch sử cây lúa đã có từ lâu và gắn liền với lịch sử phát triển của nhân dân các nước Châu Á. Makkey cho rằng vết tích cây lúa cổ xưa nhất được tìm thấy trên các di chỉ đào được ở vùng Penjab Ấn Độ, có lẽ của các bộ lạc sống ở vùng này cách đây khoảng 2000 năm.
Vavilov (1926), trong nghiên cứu nổi tiếng của ông về sự phân bố đa dạng di truyền của cây trồng, cho rằng lúa trồng được xem như phát triển từ Ấn Độ. Roschevicz (1931) phân các loài Oryza thành 4 nhóm: Sativa, Granulata, Coarctata và Rhynchoryza, đồng thời khẳng định nguồn gốc của Oryza sativa là một trường hợp của nhóm Sativa, có lẽ là Oryza sativa f. spontanea, ở Ấn Độ, Đông Dương hoặc Trung Quốc. Chowdhury và Ghosh thì cho rằng những hạt thóc hóa thạch cổ nhất của thế giới đã được tìm thấy ở Hasthinapur (Bang Uttar Pradesh - Ấn Độ) vào khoảng năm 1000 – 750 trước Công Nguyên, tức cách nay hơn 2.H cây lúa xuất phát từ Đông Nam Á, từ đó lan dần lên phía Bắc.
Gutchtchin, Ghose, Erughin và nhiều tác giả khác thì cho rằng Đông Dương là cái nôi của lúa trồng. De Candolle, Rojevich lại quan niệm rằng Ấn Độ mới là nơi xuất phát chính của lúa trồng. Đinh Dĩnh (Trung Quốc) dựa vào lịch sử phát triển lúa hoang ở trong nước cho rằng lúa trồng có xuất xứ ở Trung Quốc. Một số nhà nghiên cứu Việt Nam lại cho rằng nguồn gốc cây lúa là ở Miền Nam nước ta và Campuchia.
Sampath và Rao (1951) cho rằng sự hiện diện của nhiều loại lúa hoang ở Ấn Độ và Đông Nam Á chứng tỏ rằng Ấn Độ, Miến Điện hay Đông Dương là nơi xuất xứ của lúa trồng. Sato (Nhật Bản) cũng cho rằng lúa có nguồn gốc ở Ấn Độ, Việt Nam và Luan van PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 8 Miến Điện. Tuy có nhiều ý kiến nhưng chưa thống nhất, nhưng căn cứ vào các tài liệu lịch sử, di tích khảo cổ, đặc điểm sinh thái học của cây lúa trồng và sự hiện diện rộng rãi của các loài lúa hoang dại trong khu vực, nhiều người đồng ý rằng nguồn gốc cây lúa là ở vùng đầm lầy Đông Nam Á, rồi từ đó lan dần đi các nơi.