B GIO DC V O TO B NễNG NGHIP V PTNT VIN KHOA HC NễNG NGHIP VIT NAM DNG TH HNG MAI Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa ph-ơng tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định LUN N TIN S NễNG NGHIP H NI NM 2014 B GIO DC V O TO B NễNG NGHIP V PTNT VIN KHOA HC NễNG NGHIP VIT NAM DNG TH HNG MAI Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa ph-ơng tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định Chuyờn ngnh: Khoa hc cõy trng Mó s: 62 62 01 10 LUN N TIN S NễNG NGHIP Ngi hng dn khoa hc: 1. PGS.TS. Phm Vn Cng 2. TS. Lờ Kh Tng H NI NM 2014 i LỜI CẢM ƠN Tôi vô cùng cảm ơn sự giúp đỡ quí báu của các thầy PGS. TS Phạm Văn Cƣờng, TS Lê Khả Tƣờng, những ngƣời thầy đã hết lòng giúp đỡ và hƣớng dẫn tôi hoàn thành luận án này. Tôi hết sức cảm ơn ban lãnh đạo, các phòng ban, bộ môn của Trung tâm Tài nguyên thực vật đã tạo mọi điều kiện giúp tôi hoàn thành luận án. Tôi vô cùng biết ơn các thầy, các cô, tập thể cán bộ Ban Đào tạo, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm, các bạn sinh viên, học viên cao học thuộc bộ môn Cây lƣơng thực, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Hà Nội đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ủy ban Nhân dân xã Giao Lâm huyện Giao Thủy, Ủy ban nhân dân thị trấn Rạng Đông, các anh chị cán bộ công nhân viên nông trƣờng Rạng Đông huyện Nghĩa Hƣng, tỉnh Nam Định đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình bố trí thí nghiệm tại địa phƣơng. Tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp trong tổ Hòa thảo, trong bộ môn Nhân giống và đánh giá nguồn gen và trong trung tâm, những ngƣời đã trực tiếp hoặc gián tiếp giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận án. Tôi vô cùng biết ơn gia đình, bạn bè thân thích đã hết lòng giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh DƢƠNG THỊ HỒNG MAI ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Kết quả và số liệu trong luận án là hoàn toàn trung thực, chƣa từng đƣợc công bố trong các công trình khác. Hà Nội, ngày 09 tháng 12 năm 2014 Tác giả luận án DƢƠNG THỊ HỒNG MAI iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT CĐQH : Cƣờng độ Quang hợp CĐTHN : Cƣờng độ thoát hơi nƣớc Ch a : Hàm lƣợng Chlorophyl a Ch b : Hàm lƣợng Chlorophyl b Ci : Nồng độ CO 2 trong gian bào CT : Công thức DT : Diện tích ĐBSCL : Đồng bằng sông Cửu Long Đ/C : Đối chứng Gs : Độ nhạy khí khổng KLCK : Khối lƣợng chất khô tích lũy M0 : Công thức đối chứng không xử lý mặn M1 : Công thức xử lý mặn ở nồng độ mặn trung bình (56µM/L) M2 : Công thức xử lý mặn ở nồng độ mặn cao (113 µM/L) SLA : Chỉ số độ dày lá SPAD : Special Products Analysis Division (Chỉ số SPAD) TCCC : Tăng chiều cao cây TCDR : Tăng chiều dài rễ TSL : Tăng số lá TSN : Tăng số nhánh T/R : tỷ lệ thân+lá/rễ FAO : Food and Agriculture Oganization of the United Nations – Tổ chức Nông Lƣơng Liên Hiệp Quốc AGROINFO: Trung tâm thông tin nông nghiệp, nông thôn IRRI : Internetional Rice Research Institute - Viện Nghiên cứu lúa Quốc tế USDA : United States Departsment of Agriculture - Bộ Nông nghiệp Mỹ USNESCO : Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa Liên Hiệp Quốc VFA : Viet Food – Hiệp hội Lƣơng thực Việt Nam iv MỤC LỤC Lời cảm ơn xiv Lời cam đoan xiv Danh mục chữ viết tắt xiv Mục lục xiv Danh mục bảng xiv Danh mục hình xiv MỞ ĐẦU i CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 6 1.1. Biến đổi khí hậu là nguyên nhân hình thành đất nhiễm mặn 6 1.1.1. Biến đổi khí hậu ảnh hƣởng đến sản xuất nông nghiệp ở nhiều nƣớc trên thế giới 6 1.1.2. Biến đổi khí hậu ảnh hƣởng đến sản xuất lúa gạo ở Việt Nam 7 1.1.3. Phân loại đất nhiễm mặn và quá trình xâm nhiễm mặn 8 1.1.4. Các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam 10 1.2. Cơ sở khoa học của nghiên cứu giống lúa chịu mặn 15 1.2.1. Đặc điểm di truyền tính chống chịu mặn của cây lúa 15 1.2.2. Đặc điểm sinh lý tính chống chịu mặn của cây lúa 21 1.3. Nghiên cứu khai thác, sử dụng và phát triển giống lúa chịu mặn 32 1.3.1. Nghiên cứu đa dạng di truyền và tuyển chọn giống lúa chịu mặn 32 1.3.2. Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phƣơng pháp lai hữu tính 35 1.3.3. Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng công nghệ sinh học 38 1.4. Nghiên cứu các giải pháp khác cho vùng lúa nhiễm mặn 40 1.4.1. Biện pháp ngăn cách nƣớc mặn và rửa mặn 40 1.4.2. Biện pháp thích nghi với môi trƣờng mặn 41 CHƢƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2.1. Vật liệu nghiên cứu 45 2.1.1. Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn của các nguồn gen lúa 45 2.1.2. Đánh giá đa dạng di truyền các nguồn gen lúa và khả năng chịu mặn 45 2.1.3. Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn ở các thời kỳ sinh trƣởng của các nguồn gen lúa 46 2.1.4. Đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn 47 v 2.1.5. Nghiên cứu ảnh hƣởng của phân đạm và mật độ cấy đến khả năng chịu mặn của nguồn gen lúa ƣu tú 47 2.2. Nội dung nghiên cứu 47 2.2.1. Điều tra hiện trạng sản xuất lúa ở vùng nhiễm mặn Nam Định 47 2.2.2. Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2.2.3. Đánh giá đa dạng di truyền và khả năng chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2.2.4. Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2.2.5. Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2.2.6. Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn tại Nam Định 47 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu 48 2.3.1. Điều tra hiện trạng sản xuất lúa ở vùng nhiễm mặn Nam Định 48 2.3.2. Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn của các nguồn gen lúa 48 2.3.3. Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa bằng chỉ thị SSR 48 2.3.4. Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn 50 2.3.5. Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn 51 2.3.6. Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn 53 2.4. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu 54 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55 3.1. Kết quả điều tra hiện trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định 55 3.1.1. Kết quả điều tra phân loại đất nhiễm mặn 55 3.1.2. Kết quả điều tra tình hình sản xuất lúa trên vùng nhiễm mặn 59 3.2. Kết quả về đánh giá nhanh khả năng chịu mặn của các nguồn gen lúa ở thời kỳ cây con 62 3.3. Kết quả đánh giá đa dạng di truyền và khả năng chịu mặn của các giống lúa địa phƣơng bằng chỉ thị SSR 63 3.4. Kết quả đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến tính chịu mặn của các nguồn gen lúa 69 3.4.1. Ảnh hƣởng của mặn đến các đặc tính quang hợp và nông học của các giống lúa trong giai đoạn đẻ nhánh 69 vi 3.4.2. Ảnh hƣởng của mặn đến các đặc tính quang hợp và nông sinh học của các nguồn gen lúa trong giai đoạn làm đòng 81 3.4.3. Ảnh hƣởng của mặn đến cƣờng độ quang hợp và các chỉ tiêu liên quan ở giai đoạn trỗ 88 3.5. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn của các nguồn gen lúa trên đồng ruộng 97 3.5.1. Khảo sát diễn biến độ mặn đồng ruộng trong vùng nghiên cứu 97 3.5.2. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến thời gian sinh trƣởng các giống 98 3.5.3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến chiều cao cây của các giống 99 3.5.4. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến số nhánh của các giống 100 3.5.5. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến chỉ số diện tích lá của các giống 101 3.5.6. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến chỉ số SPAD của các giống 102 3.5.7. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến khối lƣợng chất khô 102 3.5.8. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến tốc độ tích lũy chất khô 103 3.5.9. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến hiệu suất quang hợp thuần 104 3.5.10. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến các yếu tố cấu thành năng suất 105 3.5.11. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến năng suất các giống lúa 107 3.5.12. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến tƣơng quan giữa NSTT và KLTLCK 109 3.5.13.Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến tƣơng quan giữa NSTT và các yếu tố cấu thành năng suất 110 3.6. Kết quả nghiên cứu một số biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định 112 3.6.1. Ảnh hƣởng của mật độ và các mức phân đạm khác nhau đến khả năng sinh trƣởng, phát triển của giống lúa chịu mặn Nếp Ốc 112 3.6.2. Ảnh hƣởng của mật độ và lƣợng đạm bón đến các yếu tố cấu năng suất và năng suất của Nếp Ốc 118 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 125 CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC vii DANH MỤC BẢNG TT Bảng Tên Bảng Trang 1.1. Kịch bản nƣớc biển dâng ở Việt Nam so với thời kỳ 1980 – 1999 7 2.1. Danh sách các nguồn gen lúa 45 2.2. Danh sách mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu 46 2.3. Các nguyên tố dinh dƣỡng trong dung dịch Kimura B 47 2.4. Phƣơng pháp nhận dạng di truyền các nguồn gen lúa 49 2.5. Nội dung nghiên cứu mật độ và phân bón cho giống lúa chịu mặn 54 3.1. Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo nhóm và loại đất 55 3.2. Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo huyện thị 58 3.3. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa vùng nhiễm mặn Nam Định năm 2009 59 3.4. Hiệu quả canh tác lúa trên vùng nhiễm mặn Nam Định năm 2009 61 3.5. Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn 19 nguồn gen lúa 62 3.6. Đa hình các locut SSR ở 19 nguồn gen lúa địa phƣơng 64 3.7. Hệ số tƣơng đồng của 19 nguồn gen lúa địa phƣơng đại diện ngân hàng gen cây trồng quốc gia 68 3.8. Ảnh hƣởng của mặn đến các chỉ tiêu liên quan đến quang hợp của các giống lúa khi xử lý mặn 1 tuần 70 3.9. Ảnh hƣởng của mặn đến các chỉ tiêu liên quan đến quang hợp của các giống lúa khi xử lý mặn 2 tuần 73 3.10. Ảnh hƣởng của mặn đến hàm lƣợng Chlorophyl trong lá của các giống lúa giai đoạn đẻ nhánh khi xử lý mặn 1 tuần 75 3.11. Ảnh hƣởng của mặn đến một số chỉ tiêu hình thái của các giống lúa ở giai đoạn đẻ nhánh khi xử lý mặn 2 tuần 77 3.12. Ảnh hƣởng của mặn đến khối lƣợng chất khô tích lũy của các giống lúa giai đoạn đẻ nhánh 79 3.13. Ảnh hƣởng của mặn đến các chỉ tiên liên quan đến quang hợp của các giống lúa khi xử lý mặn 2 tuần giai đoạn phân hóa hoa 82 viii TT Bảng Tên Bảng Trang 3.14. Ảnh hƣởng của mặn đến hàm lƣợng Chlorophyl trong lá của các giống lúa giai đoạn làm đòng 84 3.15. Ảnh hƣởng của mặn đến khối lƣợng chất khô tích lũy của các giống lúa giai đoạn làm đòng 86 3.16. Ảnh hƣởng của mặn đến các chỉ tiêu liên quan đến quang hợp của các giống lúa khi xử lý mặn 1 tuần 88 3.17. Ảnh hƣởng của mặn đến các chỉ tiêu liên quan đến quang hợp của các giống lúa khi xử lý mặn 2 tuần 91 3.18. Ảnh hƣởng của mặn đến hàm lƣợng Chlorophyl trong lá của các giống lúa giai đoạn trỗ 93 3.19. Ảnh hƣởng của mặn đến khối lƣợng chất khô tích lũy của các giống lúa giai đoạn trỗ 95 3.20. Thời gian qua các giai đoạn sinh trƣởng của các nguồn gen lúa 98 3.21. Chiều cao cây của các giống lúa thí nghiệm tại các giai đoạn sinh trƣởng trong vụ Xuân 99 3.22. Số nhánh của các nguồn gen lúa thí nghiệm tại các giai đoạn sinh trƣởng trong vụ Xuân 100 3.23. Chỉ số diện lá của các nguồn gen lúa tại các giai đoạn sinh trƣởng 101 3.24. Chỉ số SPAD tại các giai đoạn sinh trƣởng của các nguồn gen lúa 102 3.25. Khối lƣợng chất khô của các nguồn gen lúa tại các giai đoạn sinh trƣởng 103 3.26. Tốc độ tích luỹ chất khô (CGR) của các nguồn gen lúa thí nghiệm trong vụ Xuân 104 3.27. Hiệu suất quang hợp thuần (NAR) của các nguồn gen lúa thí nghiệm trong điều kiện mặn trong vụ Xuân 105 3.28. Các yếu tố cấu thành năng suất của các nguồn gen lúa 106 3.29. Năng suất lý thuyết và năng suất thực thu của các giống lúa 108 3.30. Ảnh hƣởng của mật độ và phân đạm đến khả năng đẻ nhánh và hình thành bông hữu hiệu, khả năng tích luỹ chất khô của giống Nếp Ốc 115 [...]... tác ổn định và cải tiến năng suất lúa ở vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định là một biện pháp tổng hợp của việc sử dụng những giống lúa có khả năng sinh trƣởng, phát triển, chống chịu mặn và có tiềm năng năng suất khá kết hợp với việc áp dụng những loại phân bón thích hợp Do đó thực hiện đề tài: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa phƣơng tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định là một giải... ổn định và cải tiến năng suất lúa cho vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định trong những năm tới 2 Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu tổng quát Xác định các đặc tính nông sinh học và đa dạng di truyền của các giống lúa địa phƣơng để giới thiệu một số giống chịu mặn tốt cho công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn 2.2 Mục tiêu cụ thể - Đánh giá đƣợc hiện trạng và mức độ ảnh hƣởng của các vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định. .. xuất lúa gạo Những năm gần đây, phong trào chuyển đổi từ trồng lúa sang nuôi tôm nƣớc lợ bị nhiễm mặn ở các vùng ven biển đã làm cho một số vùng lúa lân cận trở nên bị nhiễm mặn gây ảnh hƣởng xấu đến sản lƣợng lúa 1.1.4.3 Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSH và một số tỉnh Trung bộ Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSH thuộc các tỉnh Thái Bình, Hải Phòng, Nam Định, Ninh Bình Một số vùng ven biển thuộc Hải Phòng bị nhiễm mặn khoảng... thực trạng canh tác lúa ở vùng nhiễm mặn để xác định những yếu tố tiềm năng và hạn chế chủ yếu - Nghiên cứu bộ giống lúa địa phƣơng ƣu tú và xác định giống lúa chịu mặn: Trên cơ sở nghiên cứu 19 giống lúa ƣu tú của tập đoàn lúa địa phƣơng thuộc ngân hàng gen cây trồng quốc gia, tuyển chọn những giống chịu mặn tốt nhất - Bƣớc đầu nghiên cứu biện pháp canh tác tổng hợp cho giống lúa chịu mặn nâng cao năng... dạng nhiễm mặn tiềm tàng và nhiễm mặn xâm nhiễm từ 0,3-0,5% Tỉnh Thái Bình có khoảng 18.000 ha nhiễm mặn Tỉnh Nam Định có khoảng 10.000 ha Tỉnh Thanh Hóa có khoảng 22.000 ha đất nhiễm mặn [2] 1.1.4.2 Vùng lúa nhiễm mặn ĐBSCL ĐBSCL có diện tích tự nhiên là 3,96 triệu ha, trong đó đất sản xuất nông nghiệp khoảng 2,9 triệu ha [1] Về đất nông nghiệp, theo Trần Thanh Cảnh (1998) [11], vùng ĐBSCL nhóm đất mặn. .. Xác định đƣợc một số nguồn gen lúa chịu mặn, góp phần cung cấp vật liệu cho công tác khai thác và chọn tạo giống lúa chịu mặn ở Việt Nam - Giới thiệu đƣợc một số nguồn gen lúa chịu mặn, có khả năng sinh trƣởng, phát triển, có tiềm năng năng suất khá trong điều kiện đất nhiễm mặn Nam Định - Bƣớc đầu xây dựng qui trình canh tác thích hợp cho giống lúa chịu mặn, góp phần cải tiến năng suất lúa ở vùng nhiễm. .. tế trên vùng đất nhiễm mặn Nam Định: Đƣợc thực hiện trên giống lúa chịu mặn tốt nhất thông qua các yếu tố canh tác thích hợp, nhằm nâng cao năng suất, chất lƣợng và hiệu quả sản xuất 5.2 Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu hiện trạng sản xuất lúa, xác định yếu tố hạn chế chính trong sản xuất lúa tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định: Đƣợc thực hiện trong năm 2010 thông qua các hoạt động điều tra, đánh giá... thiệu cho công tác chọn tạo giống lúa chịu mặn là: Lúa Chăm, Chăm biển, Cƣờm, Nếp Ốc Trong đó giống Nếp Ốc đã đƣợc nghiên cứu kỹ thuật canh tác thích hợp cho vùng nhiễm mặn Nam Định với mức phân bón 90 kg N/ha, mật độ 30 khóm/m2 cho năng suất cao nhất 5 5 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 5.1 Đối tương nghiên cứu - Nghiên cứu hiện trạng sản xuất lúa trên vùng đất nhiễm mặn Nam Định: Thông qua hoạt động... vùng nhiễm mặn Nam Định 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1 Ý nghĩa khoa học - Kết quả điều tra thực trạng canh tác lúa đã xác định đƣợc những yếu tố tiềm năng và hạn chế, là cơ sở khoa học cho việc xây dựng kế hoạch nghiên cứu ổn định và cải tiến năng suất lúa vùng nhiễm mặn Nam Định - Kết quả nghiên cứu bộ giống đại diện cho tập đoàn lúa địa phƣơng của ngân hàng gen cây trồng quốc gia là một tập hợp... chọn tạo giống lúa cũng nhƣ giới thiệu và khuyến cáo nguồn gen lúa chịu mặn cho sản xuất - Quy trình canh tác giống lúa chịu mặn là giải pháp khoa học để ổn định và cải tiến năng suất lúa tại vùng nhiễm mặn Nam Định 3.2 Ý nghĩa thực tiễn Giống lúa chịu mặn và kỹ thuật canh tác thích hợp cho năng suất, chất lƣợng và hiệu quả cao là bằng chứng của việc sử dụng giải pháp sinh học trong công tác cải tiến năng . tài: Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa phƣơng tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định là một giải pháp quan trọng và cấp thiết góp phần ổn định và cải tiến năng suất lúa. PTNT VIN KHOA HC NễNG NGHIP VIT NAM DNG TH HNG MAI Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa ph-ơng tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định Chuyờn ngnh: Khoa hc. PTNT VIN KHOA HC NễNG NGHIP VIT NAM DNG TH HNG MAI Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học của một số giống lúa địa ph-ơng tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định LUN N TIN S NễNG