Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Cơ sở khoa học của đề tài Việt Nam được biết đến như là một trung tâm đa dạng sinh học của thế giới với các hệ sinh thái tự nhiên phong phú và đa dạng. Các hệ sinh thái rừng, đất ngập nước, biển, núi đá vôi, v.v… với những nét đặc trưng của vùng bán đảo nhiệt đới, là nơi sinh sống và phát triển của nhiều loài hoang dã đặc hữu, có giá trị, trong đó có những loài không tìm thấy ở nơi nào khác trên thế giới. Tuy nhiên, đa dạng sinh học ở nước ta đang bị suy thoái nhanh.
Diện tích các khu vực có các hệ sinh thái tự nhiên quan trọng bị thu hẹp dần. Số loài và số lượng cá thể của các loài hoang dã bị suy giảm mạnh. Các nguồn gen hoang dã cũng đang trên đà suy thoái nhanh và thất thoát nhiều. Suy thoái đa dạng sinh học dẫn đến mất cân bằng sinh thái, ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của con người, đe dọa sự phát triển bền vững của đất nước.
Nghề trồng lúa ở Việt Nam có từ cổ xưa và là trung tâm đa dạng về cây lúa trồng hiện nay [11]. Hiện hay hơn 60% dân số nước ta sống bằng nghề trồng lúa, nên lúa không chỉ có ý nghĩa về mặt an ninh lương thực mà còn có giá trị về mặt kinh tế cho nông dân trồng lúa và đặc biệt quan trọng đối với những bà con dân tộc miền núi. Nước ta có địa hình phức tạp 3/4 lãnh thổ là đồi núi, địa hình chia cắt và diễn biến khí hậu phức tạp, lượng mưa phân bố không đều giữa các vùng và các miền trong năm, nên hạn có thể xảy ra bất cứ mùa nào, vùng nào trong năm. Nước là thành phần chủ yếu của cây lúa, nếu lấy 100g lá lúa tươi đem sấy thì lượng lá khô chỉ còn lại 12g (còn 88g là lượng nước bốc hơi), đem phần lá khô đốt cháy hoàn toàn thì lượng tro còn lại là 1,5g.
Với 88% trọng lượng cây lúa, nước là thành phần chủ yếu và cực kỳ quan trọng đối với đời sống cây lúa. Sự khan hiếm về nước tưới phục vụ cho nông nghiệp đã được báo động trong nhiều hội nghị khoa học của thế giới gần đây. Khô hạn sẽ là yếu tố n 5 quan trọng bậc nhất ảnh hưởng đến an toàn lương thực của thế giới. Tài nguyên nước phục vụ cho nông nghiệp không phải là vô tận, bên cạnh đó là áp lực dân số kèm theo sự phát triển đô thị, sự kiện ấy sẽ làm gia tăng nhu cầu nước phục vụ dân sinh và cho phát triển công nghiệp.
Do đó, sự khan hiếm nước phục vụ nông nghiệp là vấn đề đang được dự báo rất cấp thiết trên quy mô toàn cầu. Hạn hán được xem như là một trong những hậu quả nghiêm trọng do sự suy giảm của nguồn nước. Với tầm quan trọng như vậy, người ta đã hoạch định một thứ tự ưu tiên trong đầu tư nghiên cứu tính chống chịu khô hạn trong lĩnh vực cải tiến giống cây trồng trên toàn thế giới. Cây lúa cạn năng suất thấp nhưng lại thể hiện tính ưu việt về khả năng chống chịu hạn tốt, thích nghi cao với điều kiện sinh thái khó khăn, có chất lượng gạo tốt, thơm, dẻo, phù hợp với thị hiếu người tiêu dùng và có tiềm năng phát triển để phục vụ cho xuất khẩu.
Hiện nay các giống lúa được canh tác phân tán, tự phát, chưa có khoanh vùng và định hướng phát triển làm cho nhiều giống lúa cạn có chất lượng bị mất dần, diện tích trồng lúa bị thu hẹp. Vì vậy sưu tập và tuyển chọn các giống lúa cạn có chất lượng tốt, khả năng chống chịu cao không những bảo tồn được nguồn gen đa dạng sinh học mà còn làm cơ sở cho chọn tạo giống chịu hạn, góp phần vào việc ứng phó với biến đổi khí hậu. Một số khái niệm về lúa cạn Trên thế giới có nhiều cách định nghĩa về lúa cạn. 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 nước trên bề mặt, không được cung cấp nước và không đắp bờ, chỉ được tưới nhờ mưa tự nhiên” [23].P [24] 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.
Lúa cạn được hình thành từ lúa nước, nhờ quá trình thích ứng với những vùng trồng lúa thường gặp hạn mà xuất hiện các biến dị chịu hạn ngày càng cao. Vì vậy lúa cạn có khả năng sinh trưởng bình thường khi ở ruộng nước.E (1982) [28] dùng thuật ngữ “Lúa khô” (dryland rice) thay cho lúa cạn (upland rice) và định nghĩa: “Lúa cạn được trồng trong những thửa ruộng được chuẩn bị đất và gieo hạt dưới điều kiện khô, cây lúa sống phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời”. Theo Nguyễn Gia Quốc (1994) [9] 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.T (1995) [16] thì ở Việt Nam từ “upland rice” có nghĩa là lúa rẫy ở Miền Nam, lúa cạn ở Trung bộ và lúa nương ở miền Bắc.
Nguồn gốc và phân loại lúa cạn 1. Nguồn gốc lúa cạn Lúa nói chung và lúa cạn nói riêng là một trong những cây trồng cổ xưa nhất của loài người. Có nhiều ý kiến khác nhau về sự xuất hiện của lúa trồng. Nhiều ý kiến thống nhất cho rằng lúa trồng xuất hiện ở Châu Á cách đây 8000 năm (Lu.R và cộng sự) [31], 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) [37], Sampath và Govidaswami (1958) [38], Oka (1974) [35] cho rằng O.sativa được tiến hóa từ lúa dại lâu năm O.rufipogon, còn các tác giả khác như Chatterjee (1951) [20], Chang (1976) [19] lại cho rằng O.sativa được tiến hóa từ lúa dại hàng năm O. Các nhà khoa học Nhật Bản như Oka (1988) [36], Morshima và cộng sự (1992) [32] 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 xuất xứ từ Trung Quốc (Decadolle A. Theo công bố của Chang (1976) [19] thì O.sativa xuất hiện đầu tiên trên một vùng rộng lớn từ lưu vực sông Gamges dưới chân núi Hymalaya 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) được hình thành ở Indonesia là sản phẩm của quá trình chọn lọc tự nhiên từ Indica. Kiểu Javanica từ đây chuyển qua 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 [8] đều cho rằng nguồn gốc lúa cạn là từ lúa nước. 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 2700m 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. Lúa cạn là lúa trồng trong mùa mưa, trên đất cao, n 8 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 những giống lúa cạn có khả năng trồng ở đất cạn vẫn sinh trưởng bình thường trên ruộng có nước.
Phân loại lúa cạn Theo Nguyễn Thị Lẫm (1999) [7] lúa cạn ngày nay bao gồm hai nhóm: - Nhóm giống lúa cạn cổ truyền: bao gồm những giống lúa địa phương, thích nghi cao và tồn tại lâu đời ở những vùng lúa cạn như các giống lúa: Mố, Mộc, Lốc… thường có tiềm năng năng suất thấp, nhưng có tính chống chịu cao. Những giống này thường được nông dân Tây Bắc, Việt Bắc, Tây Nguyên canh tác lâu đời trên nương rẫy theo dạng định canh. Với tập quán lâu đời trên nương rẫy có độ dốc lớn, lợi dụng độ phì tự nhiên để quảng canh, nông dân canh tác lúa cạn gieo trồng một vài vụ trên cùng một mảnh đất. Khi độ phì tự nhiên đã cạn kiệt dẫn theo năng suất lúa thấp và giảm nhanh qua hàng năm.
Tùy nhu cầu lương thực của người dân và gia súc nhiều hay ít mà người ta chặt phá rừng làm nương rẫy rộng hay hẹp. Đất càng nghèo dinh dưỡng thì diện tích chặt phá rừng càng rộng… Cứ như thế du canh kéo theo du cư. Mất rừng, mất nguồn nước, khí hậu khu vực thay đổi, hạn hán lũ lụt xảy ra ảnh hưởng đến năng suất, điều kiện sống của con người ngày càng trở nên khó khăn hơn.