BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------------------------------

NGUYỄN TUẤN PHONG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GIỐNG VÀ PHÁT TRIỂN
LÚA JAPONICA Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP

HÀ NỘI - 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
----------------------------------------

NGUYỄN TUẤN PHONG

NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH GIỐNG VÀ PHÁT TRIỂN
LÚA JAPONICA Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM

Chuyên ngành : Khoa học cây trồng
Mã số

Để hoàn thành luận án này, tôi đã nhận đƣợc rất nhiều sự quan tâm,
giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các tập thể, cá nhân cùng bạn bè đồng nghiệp.
Trƣớc tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hƣớng dẫn
khoa học: GS.TS Đỗ Năng Vịnh và TS. Lê Quốc Thanh. Các thầy đã tận tâm
và nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt kiến thức, trao đổi phƣơng pháp luận, ý
tƣởng và nội dung nghiên cứu trong chuyên môn và động viên trong cuộc
sống để tôi hoàn thành luận án.
Nhân dịp này tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Kỹ
thuật 1 - Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lƣờng Chất lƣợng Việt Nam; Ban lãnh đạo
Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Hƣng Yên, Chi cục Quản lý chất
lƣợng Nông lâm sản và thủy sản đã quan tâm, tạo điều kiện và nhiệt tình giúp
đỡ tôi trong quá trình học tập.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Viện Khoa học Nông nghiệp
Việt Nam, Ban Đào tạo sau đại học - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam
đã hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và tạo điều kiện thuận lợi để
tôi hoàn tất các thủ tục bảo vệ luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Sở Nông nghiệp các tỉnh, Ủy ban
nhân dân, phòng ban chuyên môn các huyện, xã, các công ty, ngƣời dân tại
các địa điểm triển khai thí nghiệm đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong quá
trình hoàn thiện nội dung nghiên cứu cho luận án.
Cuối cùng xin đƣợc dành tình cảm, lời cảm ơn sâu sắc nhất tới bố mẹ
hai bên cùng toàn thể ngƣời thân trong gia đình, họ hàng, bạn bè, đồng
nghiệp, đặc biệt là vợ và hai con tôi đã luôn động viên, chia sẻ, giúp đỡ tôi
trong suốt quá trình học tập và hoàn thành bản luận án này.
Xin trân trọng cảm ơn!
Tác giả luận án

Nguyễn Tuấn Phong




1

Tính cấp thiết của đề tài

1

2

Mục tiêu của đề tài

3

3

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

3

4

Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu:

4

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

5

1.1


25

1.3.4

Thời vụ gieo trồng

26

1.3.5

Phòng trừ sâu bệnh hại

27

1.3.6

Thu hoạch và bảo quản

29

1.4

Các chỉ tiêu chất lƣợng lúa gạo

31

1.4.1

Các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng lúa gạo thƣơng phẩm


36

1.5.1

Tình hình sản xuất lúa japonica.

36

1.5.2

Tình hình nghiên cứu lúa japonica trên thế giới và ở Việt Nam.

40

1.6

Các giải pháp phát triển lúa japonica tại Việt Nam.

46

CHƢƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

50

2.1

Vật liệu nghiên cứu

50


2.3

Nội dung nghiên cứu

52

2.4

Phƣơng pháp nghiên cứu

53

2.4.1

Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm

53

2.4.2

Phƣơng pháp phân tích các chỉ tiêu lý hóa tính đất

62

2.4.3

Phƣơng pháp xử lý số liệu

62

suất và năng suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh đại

79


v
diện cho các vùng sinh thái khác nhau tại miền Bắc Việt Nam
trong vụ Mùa năm 2010 và vụ Mùa năm 2011
3.2.3

Độ thuần đồng ruộng và mức độ nhiễm một số sâu bệnh hại
chính trên đồng ruộng của các giống lúa lúa nghiên cứu

3.2.4

91

Kết quả đánh giá chất lƣợng gạo của một số giống lúa japonica
trong khảo nghiệm cơ bản ở vụ Xuân năm 2011

3.3

90

Đánh giá khả năng thích ứng và độ ổn định năng suất hạt của các
giống lúa japonica qua 2 năm (2011 - 2012)

3.2.6

89


3.4

108
135

Kết quả xây dựng một số mô hình thâm canh giống lúa J01 tại
hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn - tỉnh Yên Bái trong 2 năm
2011 và 2012

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

137
142

1

Kết luận

142

2

Đề nghị

143

Các công trình đã công bố có liên quan đến luận án tiến sĩ

145

Lƣợng phân vô cơ bón cho lúa tại các vùng trên cả nƣớc

18

1.4

Lƣợng phân vô cơ theo loại đất và nhóm giống

19

1.5

Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa japonica ở vùng ôn đới và

Trang
9

cận nhiệt đới năm 2004

39

3.1

Tình hình biến động các loại đất nông nghiệp thời kỳ 2006 - 2011

67

3.2

Đặc điểm khí hậu tỉnh Ninh Bình, Thái Bình, Hải Dƣơng, Hƣng Yên

3.7

80

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng miền núi
phía Bắc trong vụ Xuân 2010 và vụ Xuân 2011

3.8

81

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng đồng bằng
sông Hồng trong vụ Mùa 2010 vụ và vụ Mùa 2011

85


vii

3.9

Thời gian sinh trƣởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng
suất của các giống lúa thí nghiệm tại một số tỉnh vùng miền núi
phía Bắc trong vụ Mùa 2010 vụ và vụ Mùa 2011

86

3.10


92

Độ ổn định năng suất của các giống tại vùng MNPB trong vụ
Xuân qua 2 năm (2011 - 2012)

3.15

92

Độ ổn định năng suất của các giống tại vùng ĐBSH trong vụ
Mùa qua 2 năm (2011 - 2012)

3.14

91

95

Kết quả đánh giá phẩm chất cơm của một số giống lúa japonica
và indica

3.18

Hiện trạng sử dụng đất sản xuất nông nghiệp ở tỉnh Yên Bái

3.19

Hiện trạng sử dụng đất của các huyện, thị xã, thành phố trong



109

3.24

Ảnh hƣởng của thời vụ đến số nhánh của giống lúa J01

111


viii

3.25

Ảnh hƣởng của thời vụ đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại chính
trên đồng ruộng của giống lúa J01

3.26

113

Ảnh hƣởng của thời vụ đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của giống lúa J01

115

3.27

Tính chất hoá học của đất thí nghiệm ở Yên Bái


Ảnh hƣởng của các mật độ đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của giống lúa J01 trong vụ Mùa

3.36

127

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali đến năng suất và các yếu tố
cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Mùa

3.35

126

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali và mật độ cấy đến năng suất và
các yếu tố cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Xuân

3.34

125

Ảnh hƣởng của các mật độ đến năng suất và các yếu tố cấu thành
năng suất của giống lúa J01 trong vụ Xuân

3.33

124

Ảnh hƣởng của mức bón phân kali đến năng suất và các yếu tố
cấu thành năng suất của giống lúa J01 trong vụ Xuân

vụ Xuân năm 2012

3.41

3.42

134

138

Mức độ nhiễm sâu bệnh hại và khả năng chống đổ của giống lúa
J01 trong mô hình tại vụ Xuân năm 2012

139

So sánh hiệu quả kinh tế giữa giống J01 và các giống đối chứng

140


x

DANH MỤC HÌNH

STT

Tên hình

Trang


tăng trƣởng chiều cao cây của giống lúa J01 trong vụ Mùa qua
các năm 2011 - 2012 tại hai huyện Trạm Tấu và Văn Chấn - tỉnh
Yên Bái

121


xi

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ADN

axit dezoxyribo nucleic

AWD

Tƣới nƣớc ƣớt, khô luân phiên
(Alternate wetting and drying)

BNNPTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn
CT

Công thức

CV%

Hệ số biến động
(Coefficient of variation)

D

Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế
(International Rice Research Institute)

ISTA

Hiệp hội Kiểm định Hạt giống Quốc tế
(International Seed Testing Association)

LSD

Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa
(Least significant difference)

M

Mật độ

MNPB

Miền núi phía Bắc

NSLT

Năng suất lý thuyết

NSTT

Năng suất thực thu




Số nhánh hữu hiệu

TCN

Tiêu chuẩn ngành

TGST

Thời gian sinh trƣởng

TV

Thời vụ


1

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

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.


3
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. 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.
2.2. 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

4. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu:
4.1. 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.
4.2. 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.


5

CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. 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

japonica, đƣợc tìm thấy hầu hết ở vùng ôn đới và những nơi có cao độ. Giữa
hai nhóm này có các nhóm khác nhƣ nhóm IV và V thì gần với nhóm VI
(japonica), trong khi nhóm II và III gần với nhóm I (indica) [81].
Phân loại lúa theo Mackill: Mackill (1995) nhận thấy đánh dấu ADN
(RAPD) rất tiện dụng để phân loại các giống lúa japonica thành japonica ôn đới
và japonica nhiệt đới (javanica). Ông đã tìm thấy rằng khoảng cách giữa japonica
ôn đới và japonica nhiệt đới ít hơn giữa indica và japonica [105]. Năm 2000,
Natalya đã sử dụng chỉ thị RFLP để đánh giá di truyền của 342 giống lúa Việt
Nam. Kết quả, các giống lúa thu từ miền Nam Việt Nam thuộc nhóm indica, các
giống lúa thu từ miền Bắc Việt Nam phần lớn thuộc nhóm japonica [111].
Nghiên cứu phân loại lúa dựa trên phân tích ADN nhân và ADN lục lạp
cũng đã đƣợc tiến hành bởi Kanno và cộng sự vào năm 1993. Nghiên cứu đã


7
chỉ ra ở trong vùng ORF100 nằm trên đoạn Pst-12 của phân tử ADN lục lạp
của lúa indica có một đoạn ADN khuyết 69bp so với ADN lục lạp của lúa
japonica [95]. Đoạn khuyết thiếu này dễ dàng đƣợc phát hiện bằng kỹ thuật
PCR và đƣợc sử dụng nhƣ một chỉ thị để phân biệt giữa loài phụ indica và
loài phụ japonica. Cho đến nay, đa hình các đoạn ADN lục lạp vẫn đƣợc sử
dụng rất hiệu quả trong việc phát hiện, phân loại dƣới loài lúa.
Năm 2008, Trần Danh Sửu sử dụng phƣơng pháp RADP để phân loại 21
giống lúa Tám có hƣơng thơm cao, kết quả có 20 giống thuộc loài phụ
japonica [47].
Năm 2010, Hà Minh Loan và cộng sự tiến hành phân loại 27 giống lúa
nƣơng của các tỉnh trung du, miền núi phía bắc bằng ADN lục lạp, kết quả cho
thấy: có 22,2 % thuộc loài phụ indica, 77,8 % thuộc loài phụ japonica [38].
Năm 2011, Trần Danh Sửu và cộng sự sử dụng chỉ thị ADN để phân loại
124 giống lúa của tỉnh Lào Cai và nhận thấy trong 124 giống có 88 giống lúa
thuộc loài phụ japonica [48].



9
tinh bột. Lúa tẻ có thành phần tinh bột là amylose, các phân tử có cấu tạo
mạch ngang bởi liên kết 1 - 4. Lúa nếp có thành phần chủ yếu là
amylopectin, ngoài mạch ngang còn có mạch dọc bởi liên kết 1 - 6. Để
nhận ra sự sự khác biệt đó có thể dùng phản ứng đặc trƣng của tinh bột với
iotua kali (KI): Tinh bột amylose lúa tẻ kết hợp KI có màu tím và tinh bột
amylopectin lúa nếp kết hợp với KI có màu đỏ nâu.
- Phân loại theo mùa vụ gieo cấy trong năm và thời gian sinh trƣởng:
Căn cứ vào thời gian sinh trƣởng khác nhau, Trung Quốc chia ra lúa sớm và
lúa muộn, hoặc lúa Xuân và lúa Mùa. Ở nƣớc ta, đã từ lâu hình thành hai vụ:
lúa Chiêm và lúa Mùa. Về nguồn gốc, lúa chiêm đƣợc hình thành từ lúa mùa
sớm, nhƣng do sinh trƣởng trong vụ Đông Xuân nhiệt độ thấp nên thực tế thời
gian sinh trƣởng của lúa chiêm lại dài hơn lúa mùa. Lúa chiêm mẫn cảm với
nhiệt độ, ngƣợc lại lúa mùa, nhất là mùa trung và mùa muộn phản ứng chặt
chẽ với quang chu kỳ.
Bảng 1.1. Phân nhóm giống lúa theo thời gian sinh trƣởng
Các tỉnh

Các tỉnh phía Bắc
Nhóm

Vụ Đông Xuân

giống
Tên gọi
Cực ngắn

-


Ngắn ngày

Xuân muộn

115 - 135

Mùa sớm

100 - 115

A1

90 - 105

Trung ngày

Xuân chính vụ

136 - 160

Mùa trung

116 - 130

A2

106 - 120

Dài ngày

Hiện nay, hai loài phụ indica và japonica chiếm gần hết tổng diện
tích trồng lúa trên thế giới và 100% ở châu Á. Lúa japonica chiếm 20%
tổng diện tích trồng lúa thế giới với tổng sản lƣợng khoảng 13 triệu
tấn/năm [90].
Giống lúa japonica thích hợp với vùng trồng có khí hậu ôn đới, cận nhiệt
đới và có thể trồng ở những nơi có độ cao trên 1000 mét, chịu đựng nhiệt độ
thấp (ngƣỡng nhiệt độ thấp cho sinh trƣởng là xung quanh 15oC, tuy nhiên nếu
nhiệt độ xuống tới 11oC ở giai đoạn trỗ bông sẽ dẫn đến gây hại nặng). Ƣu
điểm quan trọng của lúa japonica ở các vùng cao lạnh và mùa đông của các
nƣớc nhiệt đới và cận nhiệt đới là khả năng chịu lạnh. Theo Viện nghiên cứu
Lúa Quốc tế IRRI, hàng triệu hecta diện tích trồng lúa ở châu Phi, châu Á, châu
Úc, châu Âu, Nam và Bắc Mỹ bị ảnh hƣởng bởi nhiệt độ thấp mỗi năm, dẫn
đến mất sản lƣợng lúa từ 1 - 3,9 tấn/ha/năm. Nhiệt độ thấp ở giai đoạn mạ gây
thiệt hại sản xuất lúa gạo ở Bangladesh và ở các vùng cao thuộc Bhutan,
Campuchia, Indonesia, Nepal [90].
Lúa japonica là loại lúa lùn hoặc nửa lùn, chiều cao 95 - 105 cm, thân
cứng nên khả năng chống đổ tốt [44], ít chịu đƣợc hạn khô, sự mọc mầm và


11
sức tăng trƣởng của mạ đối với nhiệt độ thấp mạnh, tuổi thọ của hạt lúa
dài, hạt ít rụng và không có râu, lá hẹp, thẳng đứng, màu xanh đậm, có hiệu
năng quang hợp cao, thích nghi với điều kiện thâm canh, chịu phân tốt nên
có khả năng cho năng suất cao. Lúa japonica có cảm quang cao nên thƣờng
trổ bông sớm khi trồng ở vùng có khí hậu nhiệt đới [23], chu kỳ sinh trƣởng
dài 160 - 200 ngày, nếu đƣợc trồng sớm. Trong thƣ̣c tế sản xuấ t lúa, giống nào
có chu kỳ sinh trƣởng dài tiêu thụ lƣợng nƣớc lớn , có thể gặp nhiều sâu bệnh
nhƣng có tiềm năng năng suất cao . Ngƣợc lại, giống lúa chín sớm có thể tiết
kiệm đƣợc nƣớc tƣới làm giảm giá thành sản xuất nhƣng tiềm năng năng suất có
thể kém đi. Do vậy, tùy theo mục tiêu sản xuấ t của mỗi nƣớc , các nhà nghiên