Nghiên cứu đặc điểm nông sinh học các giống lúa địa phương tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM DƢƠNG THỊ HỒNG MAI Nghiªn cøu ®Æc ®iÓm n«ng sinh häc cña mét sè gièng lóa ®Þa ph-¬ng t¹i vïng ®Êt nhiÔm mÆn tØnh Nam §Þnh LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – NĂM 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM DƢƠNG THỊ HỒNG MAI Nghiªn cøu ®Æc ®iÓm n«ng sinh häc cña mét sè gièng lóa ®Þa ph-¬ng t¹i vïng ®Êt nhiÔm mÆn tØnh Nam §Þnh Chuyên ngành: Khoa học cây trồng Mã số: 62 62 01 10 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: 1. Lê Khả Tƣờng HÀ NỘI – NĂM 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 CO2 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.

Biến đổi khí hậu là nguyên nhân hình thành đất nhiễm mặn 6 1. Biến đổi khí hậu ảnh hƣởng đến sản xuất nông nghiệp ở nhiều nƣớc trên thế giới 6 1. Biến đổi khí hậu ảnh hƣởng đến sản xuất lúa gạo ở Việt Nam 7 1. Phân loại đất nhiễm mặn và quá trình xâm nhiễm mặn 8 1.

Các vùng lúa nhiễm mặn ở Việt Nam 10 1. Cơ sở khoa học của nghiên cứu giống lúa chịu mặn 15 1. Đặc điểm di truyền tính chống chịu mặn của cây lúa 15 1. Đặc điểm sinh lý tính chống chịu mặn của cây lúa 21 1.

Nghiên cứu khai thác, sử dụng và phát triển giống lúa chịu mặn 32 1. Nghiên cứu đa dạng di truyền và tuyển chọn giống lúa chịu mặn 32 1. Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng phƣơng pháp lai hữu tính 35 1. Chọn tạo giống lúa chịu mặn bằng công nghệ sinh học 38 1.

Nghiên cứu các giải pháp khác cho vùng lúa nhiễm mặn 40 1. Biện pháp ngăn cách nƣớc mặn và rửa mặn 40 1. Biện pháp thích nghi với môi trƣờng mặn 41 CHƢƠNG II: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45 2. Vật liệu nghiên cứu 45 2.

Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn của các nguồn gen lúa 45 2. Đánh giá đa dạng di truyền các nguồn gen lúa và khả năng chịu mặn 45 2. Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn ở các thời kỳ sinh trƣởng của các nguồn gen lúa 46 2. Đánh giá các chỉ tiêu nông sinh học liên quan đến chịu mặn 47 v 2.

Nghiên cứu ảnh hƣởng của phân đạm và mật độ cấy đến khả năng chịu mặn của nguồn gen lúa ƣu tú 47 2. Nội dung nghiên cứu 47 2. Điều tra hiện trạng sản xuất lúa ở vùng nhiễm mặn Nam Định 47 2. Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2.

Đánh giá đa dạng di truyền và khả năng chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2. Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2. Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn các nguồn gen lúa 47 2. Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn tại Nam Định 47 2.

Phƣơng pháp nghiên cứu 48 2. Điều tra hiện trạng sản xuất lúa ở vùng nhiễm mặn Nam Định 48 2. Đánh giá nhanh khả năng chịu mặn của các nguồn gen lúa 48 2. Đánh giá đa dạng di truyền nguồn gen lúa bằng chỉ thị SSR 48 2.

Đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến chịu mặn 50 2. Đánh giá đặc điểm nông sinh học liên quan đến chịu mặn 51 2. Nghiên cứu biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn 53 2. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu 54 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 55 3.

Kết quả điều tra hiện trạng sản xuất lúa vùng nhiễm mặn tỉnh Nam Định 55 3. Kết quả điều tra phân loại đất nhiễm mặn 55 3. Kết quả điều tra tình hình sản xuất lúa trên vùng nhiễm mặn 59 3. Kết quả về đánh giá nhanh khả năng chịu mặn của các nguồn gen lúa ở thời kỳ cây con 62 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. Kết quả đánh giá đặc tính quang hợp liên quan đến tính chịu mặn của các nguồn gen lúa 69 3. 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. 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.

Ảnh hƣởng của mặn đến cƣờng độ quang hợp và các chỉ tiêu liên quan ở giai đoạn trỗ 88 3. 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. Khảo sát diễn biến độ mặn đồng ruộng trong vùng nghiên cứu 97 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến thời gian sinh trƣởng các giống 98 3.

Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến chiều cao cây của các giống 99 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến số nhánh của các giống 100 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến chỉ số diện tích lá của các giống 101 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến chỉ số SPAD của các giống 102 3.

Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến khối lƣợng chất khô 102 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến tốc độ tích lũy chất khô 103 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến hiệu suất quang hợp thuần 104 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến các yếu tố cấu thành năng suất 105 3.

Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến năng suất các giống lúa 107 3. Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến tƣơng quan giữa NSTT và KLTLCK 109 3.Ảnh hƣởng của sự nhiễm mặn đến tƣơng quan giữa NSTT và các yếu tố cấu thành năng suất 110 3. Kết quả nghiên cứu một số biện pháp canh tác giống lúa chịu mặn tại vùng đất nhiễm mặn tỉnh Nam Định 112 3. 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.

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. Kịch bản nƣớc biển dâng ở Việt Nam so với thời kỳ 1980 – 1999 7 2. Danh sách các nguồn gen lúa 45 2. Danh sách mồi SSR sử dụng trong nghiên cứu 46 2.

Các nguyên tố dinh dƣỡng trong dung dịch Kimura B 47 2. Phƣơng pháp nhận dạng di truyền các nguồn gen lúa 49 2. Nội dung nghiên cứu mật độ và phân bón cho giống lúa chịu mặn 54 3. Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo nhóm và loại đất 55 3.

Tài nguyên đất tỉnh Nam Định phân theo huyện thị 58 3. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa vùng nhiễm mặn Nam Định năm 2009 59 3. Hiệu quả canh tác lúa trên vùng nhiễm mặn Nam Định năm 2009 61 3. Kết quả đánh giá khả năng chịu mặn 19 nguồn gen lúa 62 3.

Đa hình các locut SSR ở 19 nguồn gen lúa địa phƣơng 64 3.