MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa gạo là nguồn lƣơng thực chủ yếu của hơn nửa số dân trên thế giới và cung cấp hơn 20% tổng năng lƣợng hấp thụ hàng ngày của nhân loại. Ở châu Á lúa gạo cung cấp 50 - 70% năng lƣợng hấp thụ hàng ngày. Lúa gạo giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp dinh dƣỡng cho con ngƣời [23].
Theo thống kê, sản lƣợng lúa toàn cầu năm 2013 khoảng 746,4 triệu tấn (tƣơng đƣơng với 497,6 triệu tấn gạo sát), cao hơn 1,4 % hay khoảng 10,2 triệu tấn so với năm 2012 (736,2 triệu tấn). Sản lƣợng gạo thế giới tăng trƣởng ở mức 1,0% mỗi năm với 0,8% tăng do cải thiện năng suất và 0,2% do tăng diện tích canh tác. Mức tiêu thụ gạo toàn cầu tăng 1,06% mỗi năm, trong khi thƣơng mại lúa gạo tiếp tục tăng trƣởng 2,54% mỗi năm. Sản lƣợng gạo trên thị trƣờng toàn cầu dao động từ 29 - 33 triệu tấn trong các năm từ 2011 đến 2013 và dự kiến sẽ tăng lên xấp xỉ 40 triệu tấn vào năm 2022 [127].
Trong những năm qua, bằng việc đổi mới cơ chế, chính sách nhằm tập trung phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ cho sản xuất nông nghiệp, áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất, chuyển đổi cơ cấu mùa vụ và đặc biệt sử dụng các giống mới có năng suất cao, chất lƣợng tốt là yếu tố quan trọng góp phần tạo nên thành tựu chung trong phát triển sản xuất nông nghiệp nƣớc ta. Từ một quốc gia triền miên thiếu lƣơng thực, chúng ta dần thoả mãn lƣơng thực trong cả nƣớc, đã vƣợt lên trở thành một trong những nƣớc xuất khẩu gạo đứng đầu trên thế giới. Mặc dù vậy, bên cạnh những thành tựu đã đạt đƣợc, Việt Nam đang gặp phải rất nhiều khó khăn thách thức phía trƣớc. Mỗi năm, Việt Nam xuất khẩu 6 - 7 triệu tấn gạo, chiếm đến gần 30% lƣợng gạo giao dịch trên toàn thế giới nhƣng chỉ bán đƣợc với giá rẻ hơn 50 - 100 USD/tấn so với gạo cùng phẩm cấp của Thái Lan, Ấn Độ [59].
Nguyên nhân 2 chủ yếu là do các giống lúa có phẩm chất gạo tốt chiếm tỷ lệ ít trong sản xuất nông nghiệp nƣớc ta, sức cạnh tranh không cao do sự đa dạng về mặt hàng còn hạn chế, chất lƣợng sản phẩm không tăng trong khi giá thành sản xuất các mặt hàng gạo chất lƣợng có xu hƣớng tăng lên. Điều đó dẫn đến thực trạng Việt Nam là một nƣớc xuất khẩu gạo nhƣng lại nhập khẩu gạo có chất lƣợng cao. Hiện nay, trong các siêu thị, các loại gạo đƣợc nhập khẩu có giá thành cao hơn hẳn so với gạo của Việt Nam. Chính vì vậy, trong bối cảnh toàn cầu hóa, nền kinh tế của chúng ta ngày càng hội nhập sâu rộng với nền kinh tế thế giới.
Một trong những yêu cầu của thực tiễn đặt ra là đối với ngƣời nông dân ngoài việc áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật mới để tăng năng suất, giảm giá thành thì nhu cầu cần có nhiều hơn nữa sự lựa chọn với sản xuất lúa gạo, cần những giống lúa có phẩm chất gạo tốt, giá trị thƣơng phẩm cao để đƣa ra sản xuất tập trung thành vùng chuyên canh, tạo thêm sự đa dạng của lúa gạo hàng hóa phục vụ xuất khẩu là vấn đề bức thiết hiện nay. Trong thời gian qua, bằng các nguồn nhập nội và lai tạo của nhiều tác giả trong nƣớc đã có nhiều giống lúa thuộc loài phụ japonica có tiềm năng năng suất, chất lƣợng cao ra đời. Lúa japonica thích hợp với vùng có khí hậu ôn đới, cận nhiệt đới và có thể trồng ở những nơi có độ cao trên 1000 mét so với mặt nƣớc biển. Lúa japonica có thời gian sinh trƣởng từ ngắn đến trung bình, chống đổ tốt, chống chịu nhiều sâu bệnh, khả năng chịu lạnh cao, thích nghi với điều kiện thâm canh, chịu phân tốt nên cho năng suất cao, chất lƣợng tốt và giá trị hàng hóa cao phù hợp với điều kiện sinh thái miền Bắc Việt Nam.
Vì vậy, lúa japonica là một hƣớng mới trong phát triển nghề trồng lúa ở miền Bắc nƣớc ta. Xuất phát từ những lý do trên, việc thực hiện: “Nghiên cứu xác định giống và phát triển lúa japonica ở miền Bắc Việt Nam” là đề tài mang tính thực tiễn cao và rất cần thiết nhằm khai thác lợi thế và chất lƣợng sản phẩm. Mục tiêu của đề tài 2. Mục tiêu chung Nghiên cứu xác định vùng sinh thái, giống, biện pháp kỹ thuật canh tác thích hợp cho giống lúa japonica triển vọng để đƣa vào sản xuất làm gạo ăn và làm hàng hóa chất lƣợng cao đủ tiêu chuẩn xuất khẩu, góp phần nâng cao thu nhập cho bà con nông dân nông thôn.
Mục tiêu cụ thể - Đánh giá điều kiện tự nhiên, phân vùng sinh thái và thực trạng bao gồm cả yếu tố thuận lợi và khó khăn trong sản xuất nhằm phát triển sản xuất lúa japonica ở các tỉnh miền Bắc Việt Nam; - Xác định đƣợc 1 - 2 giống lúa japonica thích hợp, có tính ổn định và tính thích nghi rộng, tiềm năng năng suất cao, chất lƣợng gạo tốt để phục vụ cho bà con nông dân thay thế các giống cũ tại địa phƣơng các tỉnh miền Bắc Việt Nam; - Xây dựng quy trình kỹ thuật canh tác thích hợp cho giống lúa japonica triển vọng thông qua kết quả các thí nghiệm về thời vụ, mật độ, mức bón phân Kali tại tỉnh Yên Bái; - Xây dựng đƣợc mô hình trình diễn giống lúa japonica triển vọng áp dụng kỹ thuật thâm canh đạt năng suất cao, chất lƣợng tốt tại tỉnh Yên Bái. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3. Ý nghĩa khoa học - Đây là công trình nghiên cứu khoa học đồng bộ về xác định vùng sinh thái thích hợp, đánh giá tính thích nghi, độ ổn định, khả năng chống chịu, tiềm năng năng suất, chất lƣợng gạo của một số giống lúa japonica mới tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam; - Kết quả nghiên cứu của đề tài là các dẫn liê ̣u khoa ho ̣c có giá trị về các biện pháp kỹ thuật (giống, thời vụ, mật độ, phân bón, thu hoạch), là cơ sở góp phần phát triển sản xuất các giống lúa japonica cho năng suất chất 4 lƣợng cao, góp phần đảm bảo an ninh lƣơng thực, phát triển kinh tế tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam. Ý nghĩa thực tiễn - Xác định đƣợc mô ̣t số giống lúa japonica có triển vọng thích hợp với các vùng sinh thái khác nhau tại miền Bắc nƣớc ta; - Góp phần giúp cho các địa phƣơng mở rộng sự lựa chọn bộ giống lúa chất lƣợng cao, hiệu quả đầu tƣ các giống lúa đặc sản cao hơn so với các giống lúa thông thƣờng, tăng thu nhập cho ngƣời dân, góp phần vào phát triển kinh tế - xã hội trong vùng; - Kết quả nghiên cứu về biện pháp kỹ thuật thâm canh giống lúa japonica J01 tại tỉnh Yên Bái có thể áp dụng ra một số địa phƣơng, tỉnh thành khác lân cận có điều kiện tự nhiên tƣơng tự.
Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu: 4. Đối tượng nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu là các giống lúa thuộc loài phụ japonica đƣợc nhập nội hoặc lai tạo, đang có mặt trong sản xuất và nghiên cứu tại các tỉnh miền Bắc Việt Nam. Phạm vi nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu của đề tài đƣợc triển khai tại các tỉnh đại diện cho các vùng sinh thái của miền Bắc Việt Nam trong thời gian từ năm 2009 - 2012, tập trung chủ yếu ở công tác khảo nghiệm sản xuất, tuyển chọn giống và nghiên cứu biện pháp kỹ thuật cho giống lúa triển vọng đƣợc lựa chọn tại vùng sinh thái thích hợp. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.
Nguồn gốc, phân loại cây lúa trên thế giới Lúa là một trong số những cây trồng cổ xƣa nhất. Sự tiến hoá của cây lúa gắn liền với lịch sử tiến hoá của loài ngƣời, đặc biệt là ở châu Á. Cây lúa thuộc loài hòa thảo Gramineae, chi Oryza, trong chi Oryza có nhiều loài, sống một năm hoặc sống nhiều năm, có hai loài trồng là Oryza sativa phổ biến ở châu Á, chiếm đại bộ phận diện tích trồng lúa, có nhiều giống có đặc tính tốt cho năng suất cao; Loài Oryza glaberrima, hạt nhỏ, đẻ ít, cây ngắn, năng suất thấp, chỉ trồng trên một diện tích nhỏ ở Tây Phi [23]. Tài liệu khảo cổ học trong nhiều năm qua cho thấy quê hƣơng của cây lúa (Oryza sativa, 2n = 24) là vùng Đông Nam Á và Đông Dƣơng, những nơi mà dấu ấn của cây lúa đã đƣợc ghi nhận vào khoảng 10.000 năm trƣớc công nguyên [68].
Từ đầu thế kỷ XX, các nhà khoa học đã cố gắng phân loại lúa đang trồng của loài Sativa bằng phƣơng pháp quan sát, đo đếm nên thiếu tính chất khoa học. Mãi đến giữa thập niên 1980s, cùng với sự phát triển và sáng tạo các kỹ thuật cao cấp, các nhà khoa học áp dụng kỹ thuật nghiên cứu cấp tế bào để phân loại lúa, cho nên các công trình phân tích, đánh giá và phân loại đƣợc chính xác và nhiều ngƣời chấp nhận hơn [23]. Phương pháp phân loại cổ truyền: Vào năm 1928, Kato et al. đã báo cáo rằng có hai loại lúa trên thế giới và đặt tên là lúa india ở vùng nhiệt đới và lúa japonica ở vùng ôn đới [96].
Năm 1958, Oka xếp loại 147 giống lúa ở châu Á thành hai loại, tên là lúa “Lục địa” và lúa “quần đảo”, sau đó đƣợc đối chiếu với india và japonica. Ông căn cứ vào một số đặc tính chính nhƣ chiều dài của đuôi, phản ứng với rƣợu phenol của hạt, kháng KClO3 và chống chịu nhiệt độ thấp, hạn hán. Phƣơng pháp xếp loại lúa này có tính chất tổng quát và dựa vào khảo sát vật lý nên không đi sâu vào cấp độ tế bào để đƣợc chính xác hơn [114]. 6 Nguyễn Thị Quỳnh (1998) sử dụng phản ứng phenol của hạt lúa để phân loại 386 giống lúa, trong đó có 182 giống lúa Nếp và 184 giống lúa tẻ từ khu vực miền núi Tây Bắc của Việt Nam, kết quả chỉ ra rằng 72,1% là lúa japonica và 27,9% là lúa indica.
Phần trăm của lúa japonica ở nghiên cứu này có tỷ lệ cao hơn bởi tỷ lệ lúa nếp cao và gần 50% lúa nếp tồn tại ở khu vực này [45]. Dựa vào các kết quả nghiên cứu về hình thái lúa, Trần Văn Minh (2004) [42] cho rằng các giống lúa thuộc loài phụ japonica có đặc điểm là hạt ngắn, lá ngắn, đậm, cứng, không có râu ở đầu hạt thóc, bông ít phân nhánh, độ đóng hạt dày. Phân loại lúa theo Glaszmann: Glaszmann (1987) đã nghiên cứu 1.688 giống lúa cổ truyền của châu Á bằng cách dùng đến 15 polymorphic loci làm mã số cho 8 enzym.