Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm quang hợp và nông học của một số dòng lúa ngắn ngày mới

Chia sẻ: Na Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

74
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài: Tuyển chọn được các dòng lúa ngắn ngày tiềm năng năng suất cao; đánh giá được đặc điểm quang hợp và nông học của dòng lúa ngắn ngày mới tuyển chọn làm cơ sở cho việc khai thác tiềm năng năng năng suất của các dòng lúa ngắn ngày mới; tìm hiểu được hiệu quả sử dụng đạm trong điều kiện vụ xuân và vụ mùa nhằm cung cấp những thông tin góp phần xây dựng quy trình canh tác hiệu quả đối với các dòng giống lúa ngắn ngày.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ: Nghiên cứu đặc điểm quang hợp và nông học của một số dòng lúa ngắn ngày mới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ———————————— ĐỖ THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM QUANG HỢP VÀ NÔNG HỌC CỦA MỘT SỐ DÒNG LÚA NGẮN NGÀY MỚI CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC CÂY TRỒNG Mã số: 62 62 01 10 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÀ NỘI, 2015
Công trình hoàn thành tại: HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Phạm Văn Cường 2. PGS.TS. Nguyễn Văn Hoan Phản biện 1: PGS. TS. Vũ Quang Sáng Học viện Nông nghiệp Việt Nam Phản biện 2: PGS. TS. Lê Huy Hàm Viện Di truyền nông nghiệp Phản biện 3: TS. Nguyễn Thế Huấn Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên Luận án sẽ được bảo vệ tại Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện họp tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi ....... giờ ....... phút, ngày ....... tháng ...... năm 2015 Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Học viện Nông nghiệp Việt Nam
MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực chủ yếu ở các nước châu Á, chiếm khoảng 92% sản lượng lúa gạo trên toàn thế giới (IRRI, 2002). Nhu cầu về tăng lương thực trở nên cấp bách, bởi vì cho đến năm 2025 người dân ở các vùng trồng lúa truyền thống sẽ phụ thuộc hơn 70% vào lúa gạo (Swaminathan, 2007). Do đó, sản xuất lúa gạo trên thế giới phải tăng khoảng 1% mỗi năm thì mới đáp ứng được nhu cầu lương thực (Rosegrant et al., 1995). Tuy nhiên, việc mở rộng diện tích trồng lúa là vô cùng khó khăn do hầu hết diện tích trồng lúa đã bị chuyển đổi thành đất đô thị (Horie et al., 2005). Để tăng sản lượng lương thực phải đi theo hướng tăng năng suất trên đơn vị diện tích (Li et al., 2009). Sản xuất lúa của Việt Nam cũng không nằm ngoài bối cảnh đó. Hơn nữa, năng suất lúa của Việt Nam trong mấy năm gần đây hầu như không tăng, vì vậy để đảm bảo an ninh lương thực thì chọn giống lúa ngắn ngày nhằm tăng vụ là hướng đi phù hợp hơn cả. Thực tế đã chứng minh, trong những năm gần đây, đã, đang và ngày càng xuất hiện rất nhiều các giống lúa ngắn ngày trong sản xuất như nhóm giống OMCS (ở đồng bằng sông Cửu Long), PC6 đột biến và nhóm GL 102, GL 159 (do Viện Cây lương thực và cây Thực phẩm chọn tạo), Việt lai 20, Việt Lai 24 và Việt Lai 50 (do Học viện Nông nghiệp chọn tạo). Điều đặc biệt ở đây là, các giống có thời gian sinh trưởng từ 80 – 150 ngày không có sự khác biệt về tiềm năng năng suất, chất lượng cũng như tính chống chịu (Nguyễn Văn Luật, 2009). Vậy sự khác biệt giữa giống lúa có thời gian sinh trưởng dài và thời gian sinh trưởng ngắn về đặc tính quang hợp, hiệu quả sử dụng các sản phẩm quang hợp, tích lũy và vận chuyển Carbohydrates cũng như hiệu suất sử dụng đạm là gì cần phải được làm rõ để từ đó làm cơ sở để xây dựng các biện pháp kỹ thuật canh tác cho giống lúa ngắn ngày nhằm đạt được năng suất tối đa là rất cần thiết. 1
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài - Tuyển chọn được các dòng lúa ngắn ngày tiềm năng năng suất cao - Đánh giá được đặc điểm quang hợp và nông học của dòng lúa ngắn ngày mới tuyển chọn làm cơ sở cho việc khai thác tiềm năng năng năng suất của các dòng lúa ngắn ngày mới. - Tìm hiểu được hiệu quả sử dụng đạm trong điều kiện vụ xuân và vụ mùa nhằm cung cấp những thông tin góp phần xây dựng quy trình canh tác hiệu quả đối với các dòng giống lúa ngắn ngày. 3. Phạm vi nghiên cứu - Đề tài tiến hành trên các các dòng lúa ngắn ngày được chọn lọc từ các dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể do lai xa (chromosome segment substitution lines – CSSL) giữa lúa dại Oryza Rufipogon và lúa trồng IR 24, giống lúa IR 24 và giống lúa Khang Dân 18. Trong đó, IR 24 và Khang Dân 18 là giống đối chứng vì IR 24 là nền gen di truyền của các dòng CSSL và là giống lúa có thời gian sinh trưởng thuộc nhóm trung ngày, Khang Dân 18 là giống lúa trồng phổ biến ở miền Bắc Việt Nam. - Các số liệu phân tích trong phòng thí nghiệm: Hàm lượng đạm dưới dạng đạm tổng số, Carbohydrates không cấu trúc bao gồm tinh bột và đường hòa tan. - Thí nghiệm về phân bón nghiên cứu ở ba mức đạm là 0 kg N, 45 kg N và 90 kg N/ha. - Thời gian nghiên cứu của đề tài từ năm 2010 đến năm 2014. 4. Những đóng góp mới của luận án - Tuyển chọn được dòng lúa ngắn ngày có triển vọng. - Phát hiện được mối quan hệ giữa cường độ quang hợp, tích lũy và vận chuyển các sản phẩm quang hợp và năng suất hạt của dòng lúa ngắn ngày. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 5.1. Ý nghĩa khoa học - Các kết quả thu được của đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học về đặc điểm quang hợp, tích lũy chất khô, tích lũy và vận chuyển Carbohydrates không cấu trúc từ thân về bông; hiệu suất sử dụng đạm và năng suất hạt của dòng lúa ngắn ngày. - Kết quả nghiên cứu của đề tài là tài liệu tham khảo cho công tác giảng dạy, nghiên cứu khoa học, chọn giống lúa ngắn ngày. 2
5.2. Ý nghĩa thực tiễn - Chọn lọc được 4 dòng lúa có thời gian sinh trưởng ngắn hơn Khang Dân từ 8-11 ngày nhưng có năng suất tương đương với Khang Dân 18. - Xác định được hiệu quả sử dụng đạm của dòng lúa ngắn ngày, từ đó làm cơ sở để xây dựng biện pháp thâm canh lúa ngắn ngày. Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể có thời gian sinh trưởng ngắn và đánh giá tính thích ứng của cây lúa Dòng mang một đoạn nhiễm sắc thể do lai xa (chromosome segment substitution lines – CSSL): Các dòng CSSL là mỗi dòng mang một hoặc một vài đoạn nhiễm sắc thể có chứa gen đồng hợp tử có nguồn gốc từ thể cho trong gen nền của thể nhận. Mỗi dòng của CSSLs biểu hiện sự thay đổi kiểu hình thông qua việc thay thế một đoạn nhiễm sắc thể (Furuta et al., 2014). Phân loại thời gian sinh trưởng của cây lúa: Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi nảy mầm cho đến khi thu hoạch. Theo Nguyễn Văn Luật (2009), những giống mẫn cảm với nhiệt độ được phân chia như sau: Nhóm giống lúa dài ngày (nhóm B): Đó là những giống có thời gian sinh trưởng từ 125-150. Nhóm giống lúa chín sớm (Nhóm A): Nhóm này bao gồm: Nhóm A2: Nhóm lúa trung ngày có thời gian sinh trưởng khoảng 105-125 ngày. Nhóm A1: Nhóm lúa ngắn ngày có thời gian sinh trưởng khoảng 90-105 ngày. Nhóm A0: Nhóm lúa cực ngắn có thời gian sinh trưởng 85 đến 95 ngày. 1.2. Quang hợp của cây lúa 1.2.1. Một số yếu tố liên quan đến quang hợp 1.2.1.1. Yếu tố sinh lý Hàm lượng nitơ trong lá Nitơ có vai trò đặc biệt quan trọng đối với quang hợp vì nitơ tham gia vào cấu tạo nên protein, axit nucleic và diệp lục có vai trò 3
trong việc cấu trúc nên bộ máy quang hợp. Theo Makino and Osmond (1991), hàm lượng nitơ trong lá và khả năng quang hợp có mối quan hệ tuyến tính chặt bởi vì, lượng nitơ trong lục lạp chiếm 70-80% hàm lượng nitơ trong lá. Hàm lượng diệp lục trong lá Diệp lục là một sắc tố quang hợp và đóng vai trò trung tâm trong việc hấp thu năng lượng ánh sáng trong suốt quá trình quang hợp (Avenson et al., 2005). Một số nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng, hàm lượng diệp lục có liên quan chặt chẽ đến cường độ quang hợp (Avenson et al., 2005; Huang et al., 2013). 1.2.1.2. Yếu tố môi trường Cường độ ánh sáng, nồng độ CO2, nhiệt độ và ẩm độ Cường độ, chất lượng ánh sáng và thời gian chiếu sáng ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng của cây trồng; trong đó, cường độ ánh sáng ảnh hưởng đến quá trình quang hợp, hô hấp và thoát hơi nước (O'Grady et al., 2008). Nồng độ CO2 ảnh hưởng trực tiếp đến quang hợp vì nó là nguyên liệu để thực hiện pha tối trong quang hợp. Nồng độ CO2 cũng ảnh hưởng trực tiếp đến quang hợp vì nó chi phối đến sự đóng mở mở khí khổng và quá trình khuếch tán CO2 (Peng, 2000). Nhiệt độ là một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến quang hợp. Nếu nhiệt độ tăng quá cao thì cường độ quang hợp giảm; nếu nhiệt độ tăng ở mức vừa phải thì sẽ nâng cao khả năng quang hợp (Taub et al., 2000). Ẩm độ không khí ảnh hưởng đến quang hợp của cây trồng. Cường độ quang hợp của cây lúa đạt giá trị cao nhất trong điều kiện ẩm độ tương đối từ 60% - 80%. Cường độ quang hợp giảm khi ẩm độ giảm xuống thấp hơn 60% do sự đóng kháng lỗ khí khổng. Ẩm độ giảm là nguyên nhân dẫn đến giảm hàm lượng nước trong lá do quá trình thoát hơi nước tăng (dẫn theo Peng, 2000). 4
1.2.1.3. Ảnh hưởng của một số chỉ tiêu hình thái Độ dày lá Diện tích lá tính theo trọng lượng là một chỉ số đánh giá độ dày của lá hay còn gọi là chỉ số độ dày lá (Specific Leaf Area – SLA). Chỉ số độ dày của lá được tính bằng diện tích lá/ khối lượng chất khô của lá. Lá dày (Chỉ số độ dày lá thấp) thường có hàm lượng diệp lục và hàm lượng các enzym xúc tác cho các phản ứng quang hợp trên một đơn vị diện tích lá cao. Kiểu lá Chỉ số diện tích lá lớn là rất cần thiết để đón nhận được nhiều năng lượng ánh sáng mặt trời. Tuy nhiên, để quang hợp của lá cây đạt tối đa thì độ lớn của chỉ số diện tích lá không quan trọng bằng hướng lá, bởi vì hướng lá quyết định môi trường ánh sáng trong tán. Lá đứng cho phép ánh sáng đâm xuyên sâu hơn vì hướng lá song song với tia nắng khi mặt trời chiếu sáng. 1.2.2. Một số chỉ tiêu liên quan đến cường độ quang hợp Độ dẫn khí khổng (Stomatal Conductance – gs) Độ dẫn khí khổng là sự điều tiết quá trình trao đổi khí bao gồm CO2 và H2O (Kusumi et al., 2012). Trong nhiều công trình nghiên cứu, độ dẫn khí khổng được sử dụng như là chỉ tiêu để đánh giá ảnh hưởng của đóng mở khí khổng đến quá trình vận chuyển nước giữa cây trồng và khí quyển (Maruyama and Kuwagata, 2008). Độ dẫn tế bào thịt lá (Mesophyll Conductance – gm) Trong suốt quá trình quang hợp, CO2 di chuyển từ bầu khí quyển đến vùng biên (nằm sát bề mặt lá) để đến các khoảng gian bào thông qua khí khổng, rồi từ đó được vận chuyển đến nơi thực hiện các phản ứng carbonyl hóa nằm trong cơ chất của lục lạp thông qua hệ thống mạch dẫn nằm trong thịt lá (Flexas et al., 2008). Nồng độ CO2 trong gian bào (Intercellular CO2 Concentration – Ci) Dựa vào mô hình quang hợp lá của Farquahar, Von Caemmerer and Berry (1980), giả thuyết về nồng độ CO2 trong lục lạp gần bằng 0 hoặc gần điểm bù CO2 đã bị phủ nhận bằng công trình 5
nghiên cứu của Lauer and Boyer (1992) thông qua việc đo trực tiếp nồng độ CO2 trong gian bào (dẫn theo Flexas et al., 2008). 1.3. Hiệu quả sử dụng đạm của cây lúa 1.3.1. Sự đồng hóa nitơ ở cây lúa Sự đồng hóa nitơ và cacbon có sự kết hợp chặt chẽ với nhau trong nhiều quá trình căn bản của cây trồng như quang hợp và hấp thu nitơ (Gutiérrez et al., 2007). Đặc điểm sử dụng đạm của cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng được thực hiện qua một số bước bao gồm hấp thu, đồng hóa, vận chuyển lên các bộ phận của cây (Masclaux-Daubresse et al., 2010). Đầu tiên, cây trồng đồng hóa NO3 và NH3 như là nguồn nitơ thiết yếu (Tabuchi et al., 2007); tiếp theo, cây trồng sử dụng nitơ đã được tổng hợp để tạo ra các amino axit, đồng thời CO2 được cố định để tạo ra đường (Coruzzi and Zhou, 2001). 1.3.2. Một số thuật ngữ về hiệu suất sử dụng đạm Theo Good et al. (2004) thuật ngữ phổ biến nhất để đánh giá hiệu quả sử dụng đạm của cây trồng như sau: Hệ số sử dụng (UI): UI = Khối lượng chất khô x [(Khối lượng chất khô/hàm lượng nitơ trong thân lá)] Hiệu suất hấp thu (UpE): UpE = Hàm lượng nitơ trong thân lá (hoặc trong cây)/lượng nitơ bón Hiệu suất sử dụng nitơ tạo năng suất (NUE) NUE = Năng suất hạt /lượng nitơ bón Hiệu quả chuyển hóa nitơ tạo năng suất hạt (UtE): UtE = năng suất hạt/ hàm lượng nitơ trong thân lá (hoặc trong cây) Hiệu suất bón đạm (ANUE ANUE = (Năng suất hạt ở công thức có bón phân – năng suất hạt ở công thức không bón phân) / lượng nitơ bón Hiệu suất sinh lý (PE): PE = (năng suất ở công thức có bón – năng suất ở công thức không bón)/ (hàm lượng nitơ trong cây ở công thức có bón-hàm lượng nitơ ở công thức không bón). 6
Hiệu suất sử dụng đạm tính theo sinh khối (BNUE): BNUE = khối lượng chất khô của thân lá/hàm lượng nitơ trong thân lá Hiệu quả sử dụng đạm về cường độ quang hợp (PNUE): PNUE = Cường độ quang hợp/hàm lượng đạm trong lá (µmol CO2/g N/s) 1.3.3. Hiệu quả sử dụng đạm về một số chỉ tiêu tiêu sinh lý Rất nhiều công trình nghiên cứu đã công bố, khi tăng mức đạm bón sẽ làm tăng cường độ quang hợp, tăng diện tích lá, tăng hàm lượng nitơ trong lá, tăng hàm lượng diệp lục trong lá và tăng khối lượng chất khô tích lũy (Kumagai et al., 2007, Kumagai et al., 2009, Shrestha et al., 2012, Li et al., 2012). Nghiên cứu ảnh hưởng của mức bón đạm đến độ dẫn khí khổng, một số tác giả đã công bố: tăng mức bón đạm không ảnh hưởng đến độ dẫn khí khổng (Li et al., 2013, Phạm Văn Cường và cs 2012). 1.3.4. Hiệu quả sử dụng phân đạm về tích lũy Carbohydrates không cấu trúc Đặc điểm tích lũy Carbohydrates Ở thời kỳ lúa đẻ nhánh, quá trình sinh tổng hợp protein diễn ra trước quá trình chuyển hóa các Carbohydrates của cây và đẩy nhanh sự hình thành các cơ quan quang hợp. Ở giai trước khi phân hóa đòng, lượng tinh bột được tích lũy chủ yếu ở bẹ lá. Sau khi vươn lóng, tinh bột được tích lũy trong thân lá giảm và tích lũy trong đốt thân tăng. Sau giai đoạn trỗ, phần lớn các chất đồng hóa được tích lũy vào hạt như tinh bột và hầu hết các hợp chất không cấu trúc dự trữ trong thân lá (tinh bột và đường) giai đoạn trước trỗ được vận chuyển nhanh chóng về bông. Carbohydrates và năng suất lúa Ở hạt gạo lật có trên 85% là hợp chất Carbohydrates mà thành phần chủ yếu là tinh bột (Matsumo et al., 1995). Tinh bột tích lũy trong hạt thóc có nguồn gốc từ các hợp chất Carbohydrates được đồng 7
hóa ở phiến lá giai đoạn sau trỗ cũng như tích lũy ở thân lá giai đoạn trước trỗ (Yoshida, 1972). Do đó, để tăng năng suất lúa thì phải tăng được lượng Carbohydrates dự trữ trong thân lá giai đoạn trước trỗ và tăng sự tổng hợp hydrate cacbon trong thời kỳ chín. Ảnh hưởng của yếu tố môi trường đến tích lũy Carbohydrates Nitơ, nhiệt độ và cường độ ánh sáng mặt trời là những yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình đồng hóa Carbohydrates ở cây lúa, sự ảnh hưởng tùy thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây (Matsumo et al., 1995). Quang hợp và các yếu tố cấu thành năng suất Năng suất (tạ/ha) = số bông/m2 x số hạt/bông x tỷ lệ hạt chắc (%) x M1000 hạt x 10-4. Mỗi yếu tố cấu thành năng suất được xác định ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây lúa (Yoshida, 1981). - Số bông/m2 phụ thuộc rất lớn vào khả năng để nhánh của cây lúa. - Số hạt/bông được xác định ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực. Ở đầu giai đoạn sinh trưởng sinh thực số hạt/bông tối đa được tạo ra bằng cách hình thành các gié cấp 1, cấp 2 và hình thành hạt. - Tỷ lệ hạt chắc được xác định ở giai đoạn trước và sau trỗ. Do đó, quang hợp thời kỳ đẻ nhánh không có vai trò quyết định đến năng suất cuối cùng nhưng có vai trò thúc đẩy sự phát triển của các cơ quan sinh dưỡng. Ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực, hoạt động quang hợp của cây nhằm cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho hình thành hạt nên có ảnh hưởng lớn đến năng suất. Khi bông lúa được phát triển đầy đủ, hoạt động quang hợp có vai trò cho việc cung cấp Carbohydrates cho bông lúa. Theo Murata (1969), cơ chế hình thành năng suất như sau: Năng suất hạt = năng suất tiềm năng x sản lượng Carbohydrates được tổng hợp 8
Chương 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu Thí nghiệm 1 (TN1): Khảo sát đặc điểm nông học của tập đoàn dòng lúa ngắn ngày ở vùng sinh thái khác nhau. Thí nghiệm 2 (TN2): So sánh đặc điểm nông học của một số dòng lúa ngắn ngày ở một số vùng sinh thái khác nhau. Thí nghiệm 3 (TN3): Đặc điểm quang hợp của dòng lúa ngắn ngày ở các giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau. Thí nghiệm 4 (TN4): Đặc điểm quang hợp trong ngày giai chín của dòng lúa ngắn ngày ở các mức đạm bón khác nhau. Thí nghiệm 5 (TN5): Hiệu suất sử dụng đạm của dòng lúa ngắn ngày mới. 2.2. Đối tượng thí nghiệm Đối tượng thí nghiệm là các dòng lúa ngắn ngày mang một đoạn nhiễm sắc thể từ lúa dại khi lai xa giữa lúa dại Oryza Rufipogon và lúa trồng IR 24 và hai giống đối chứng là IR 24 và Khang Dân 18. 2.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiêu - Cường độ quang hợp (chỉ đo ở hai lá trên cùng đã mở hoàn toàn trên thân chính): được đo bằng máy LICOR-6400 (Hoa Kỳ) ở điều kiện 300C, nồng độ CO2 là 360- 370 ppm, cường độ ánh sáng là 1500 mol/m2/giây và độ ẩm 60% . Quang hợp được đo ở hai lá trên cùng đã mở hoàn toàn (chỉ đo lá trên thân chính). Thời điểm bắt đầu đo quang hợp vào 8h00 (TN3), từ 8h00-10h00, 10h00-12h00, 12h00- 14h00 và 14h00-16h00 (TN4) (Pham et al, 2005). - Giá trị SPAD: Tại các vị trí đo quang hợp của các lá, tiến hành đo giá trị SPAD bằng máy đo SPAD - 502 của Nhật Bản. 9
- Diện tích lá và khối lượng chất khô tích lũy: Những cây đo quang hợp được chọn để đo diện tích lá và khối lượng chất khô tích luỹ trong lá, thân và bông. Diện tích lá được đo bằng máy quét diện tích lá (Licor, 3100, Hoa Kỳ). Khối lượng chất khô tích luỹ được cân sau khi sấy khô ở nhiệt độ 80o C đến khi khối lượng không đổi. - Năng suất và yếu tố cấu thành năng suất. - Phân tích Carbohydrates không cấu trúc trong thân và tinh bột ở bông bằng phương pháp thuốc thử Anthrone (Hansen et al., 1975). - Hiệu suất sử dụng các sản phẩm quang hợp dự trữ trong thân (TN4) tính theo công thức của (Yang, 1997): Tỷ lệ giảm khối lượng thân (GKLT) = (khối lượng thân giai đoạn trỗ - khối lượng thân thời điểm thu hoạch)/khối lượng thân giai đoạn trỗ x 100%. Tỷ lệ tích lũy về bông (TLVB) = (khối lượng thân giai đoạn trỗ - khối lượng thân thời điểm thu hoạch)/khối lượng bông thời điểm thu hoạch x 100%. Tổng lượng Carbohydrates không cấu trúc vận chuyển từ thân về bông (THB) giai đoạn sau trỗ được tính theo công thức của (Pan et al., 2011). THB = Carbohydrates không cấu trúc trong thân giai đoạn trỗ - Carbohydrates không cấu trúc tồn dự trong thân giai đoạn sau trỗ. Đối với thí nghiệm đồng ruộng (TN1, TN2 và TN5) - Thời gian qua các giai đoạn sinh trưởng, tổng thời gian sinh trưởng, số nhánh tối đa, chiều cao cây. - Chất khô tích lũy ở các bộ phận thân, phiến lá và bông: đo ở giai đoạn đẻ nhánh hữu hiệu, trỗ, chín sáp và thu hoạch. - Tốc độ tích lũy chất khô (Crop Growth Rate-CGR) tính bằng công thức sau: 10
DW của cây lần sau (g/m2) - DW của cây lần trước (g/m2) CGR = (g/m2/ngày đêm) Thời gian giữa 2 lần lấy mẫu (ngày) Tốc độ tăng khối lượng bông (Panicle Growth Rate-PGR) tính bằng công thức sau: PGR DW của bông lần sau (g/m2) - DW của bông lần trước (g/m2) = (g/m /ngày đêm) 2 Thời gian giữa 2 lần lấy mẫu (ngày) - Hàm lượng đạm trong lá: Mẫu lá đòng tại thời điểm trỗ sau khi sấy khô, được giữ lại để xác định hàm lượng đạm (g N/g lá) bằng phương pháp phân tích Kejldalh. Hiệu suất sử dụng đạm đối với khối lượng chất khô tích lũy (BNUE) tính bằng lượng chất khô tích lũy chia cho hàm lượng đạm trong lá (g chất khô/g N) (Good et al., 2004). - Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất. - Chỉ số thu hoạch (HI): Tính bằng tỷ số giữa năng suất cá thể và năng suất sinh vật học (HI). - Hiệu suất bón đạm (ANUE) tính bằng năng suất hạt tăng lên khi bón 1 kg N so với công thức không bón đạm (Good et al., 2004). Phương pháp phân tích số liệu Số liệu thu được xử lý thống kê theo phương pháp tính số trung bình trên Excel, phân tích phương sai bằng phần mềm SPSS 16, Minitab 16 và CROPSTAT 7.2. Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Chọn lọc dòng và đánh giá tính thích ứng của dòng 3.1.1. Chọn lọc dòng có thới gian sinh trưởng ngắn Thời gian sinh trưởng: Thời gian sinh trưởng của các dòng CCSL thuần trong vụ xuân dao động từ 128 đến 134 ngày, ít hơn giống IR24 (142 ngày) và Khang Dân 18 (136 ngày) (hình 3.1). Trong vụ mùa, các dòng CCSL thuần duy trì có thời gian sinh trưởng biến động từ 97 đến 101 ngày tại Hà Nội, 94 – 98 ngày tại Thái Nguyên và 94 – 97 ngày tại Lào Cai (hình 3.2). 11
Hình 3.1. Thời gian sinh trưởng của 19 dòng CCSL thuần, IR 24 và Khang Dân 18, vụ xuân 2011 tại Hà Nội Hình 3.2. Thời gian sinh trưởng của 23 dòng thuần duy trì, IR24 và KD18 trong vụ mùa 2011 tại Hà Nội, Thái Nguyên và Lào Cai Ghi chú: HN: Hà Nội, TN: Thái Nguyên, LC: Lào Cai 12
3.1.2. Đánh giá tính thích ứng của dòng về các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tích luỹ Kết quả nghiên cứu cho thấy, nhìn chung các dòng ngắn ngày cho số bông/khóm, tỷ lệ hạt chắc, khối lượng 1000 hạt và năng suất tích lũy bằng hoặc cao hơn Khang Dân 18 ở cả hai địa điểm và hai vụ thí nghiệm (bảng 3.1 và bảng 3.2). Bảng 3.1. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tích lũy của các dòng lúa thí nghiệm trong vụ mùa 2011 Số Tỷ lệ Khối lượng NSTL Dòng, giống Số hạt/bông bông/khóm hạt chắc (%) 1000 hạt (g) (kg/ha/ngày) HN TN HN TN HN TN HN TN HN TN IL3-4-2-1-2 6,0ab 9,0ab 212,2ab 181,1a 72,9c 66,8b 18,7b 19,0c 60,4a 67,9a IL3-4-2-5-1 5,3b 8,0c 228,9a 193,9a 79,4b 74,6ab 18,9ab 18,8bc 63,4a 74,4a IL9-4-3-1-1 5,9ab 8,4bc 217,5ab 184,5a 71,5c 70,5ab 18,8b 19,3ab 59,9 71,5a IL19-4-3-3-1 5,8ab 8,7b 200,7ab 171,0a 76,3bc 68,7b 18,7b 19,3ab 57,6a 70,6a IL19-4-3-8-2 5,5b 8,9ab 212,6ab 182,5a 75,7bc 68,2b 18,7b 19,1bc 57,5a 75,5a Khang Dân 18 6,8a 9,7a 184,2b 161,0b 86,3a 80,2a 19,3a 19,7a 63,4a 72,7a Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị mang cùng chữ nghĩa là sai khác không ý nghĩa, mang khác chữ nghĩa là sai khác có ý nghĩa theo tiêu chuẩn Duncan; NSTL: năng suất tích lũy; HN: Hà Nội, TN: Thái Nguyên. Bảng 3.2. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất tích lũy của các dòng lúa thí nghiệm trong vụ xuân 2012 Số Số hạt Tỷ lệ hạt Khối lượng NSTL Dòng, giống bông/khóm /bông chắc (%) 1000 hạt (g) (kg/ha/ngày) HN TN HN TN HN TN HN TN HN TN IL3-4-2-1-2 7,0ab 7,2a 204,3ab 207,8bc 77,8a 79,7a 19,7a 19,6a 64,7a 65,0a IL3-4-2-5-1 7,3a 7,2a 201,9abc 207,0bc 76,2ab 82,8a 19,7a 19,7a 63,3a 69,3a IL19-4-3-1-1 6,7ab 7,3a 207,8ab 219,5ab 79,8a 79,6a 19,6a 19,4a 62,2a 70,1a IL19-4-3-3-1 7,2ab 6,9a 197,4bc 218,1ab 75,3ab 82,1a 19,1b 19,3a 58,9a 66,9a IL19-4-3-8-2 7,1ab 7,3a 218,0a 228,6a 70,1b 71,7b 19,1b 19,3a 61,1a 65,6a Khang Dân 18 6,5b 7,5a 186,4c 192,5c 79,3a 81,9a 19,5ab 19,1a 48,9b 59,7b Ghi chú: Giống bảng 3.1 13
3.2. Đặc điểm quang hợp của dòng lúa ngắn ngày ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau 3.2.1. Cường độ quang hợp và tốc độ tích lũy chất khô Cường độ quang hợp: Trong vụ mùa, cường độ quang hợp của các dòng lúa ngắn ngày khác không ý nghĩa so với đối chứng ở tất cả các giai đoạn theo dõi, trong vụ xuân, cường độ quang hợp của dòng lúa ngắn ngày thấp hơn đối chứng ở giai đoạn đẻ nhánh và chín sáp (bảng 3.3). Bảng 3.3. Cường độ quang hợp của các dòng lúa thí nghiệm ở các giai đoạn sinh trưởng phát triển (μmol CO2/ m2lá/giây) Đẻ nhánh Trỗ Chín sáp Tên dòng Vụ mùa Vụ xuân Vụ mùa Vụ xuân Vụ mùa Vụ xuân IL 3-4-2 20,7a 19,4 25,1a 17,4a 14,0a 10,6 IL 19-4 -3 22,2a 20,0 26,7a 18,0a 13,6a 10,8 IR 24 (Đ/c) 24,4a 25,1a 28,8a 19,4a 16,3a 7,1a Ghi chú: Trong cùng một cột, các giá trị không mang chữ a có nghĩa là sai khác so với đối chứng ở mức ý nghĩa 0,05 theo tiêu chuẩn Dunnet 3.2.2. Tốc độ tích lũy chất khô của các dòng lúa thí nghiệm Tốc độ tích lũy chất khô và tương quan giữa cường độ quang hợp, tích lũy chất khô và năng suất cá thể được thể hiện ở hình 3.3, bảng 3.4 và bảng 3.5. Kết quả cho thấy, tốc độ tích lũy chất khô trước trỗ và cường độ quang hợp giai đoạn đẻ nhánh có đóng góp rất lớn đối với năng suất của dòng lúa ngắn ngày. 14
Đẻ nhánh - trỗ 0,90 0,90 0,78 0,80 Đẻ nhánh - trỗ 0,80 0,76 Trỗ - chín sáp 0,69 0,71 Trỗ - chín sáp 0,70 TĐTLCK (g/cây/ngày đêm) 0,70 a b b b 0,60 a b 0,60 0,53 0,54 0,53 0,50 0,49 0,52 b 0,50 b 0,50 0,42 0,39 0,40 0,40 0,30 0,30 0,20 0,20 0,10 0,10 0,00 0,00 IL 3-4-2-7 IL19-4-3-8 IR24 IL 3-4-2-7 IL 19-4-3-8 IR24 Dòng Dòng (i) (ii) Hình 3.3. Tốc độ tích lũy chất khô của các dòng giống (i) vụ mùa 2011; (ii) vụ xuân 2012; TĐTLCK: Tốc độ tích luỹ chất khô Ghi chú: Trong cùng một giai đoạn theo dõi, các số liệu trên cột không mang chữ a có nghĩa là sai khác có ý nghĩa, mang cùng chữ b nghĩa là sai khác không ý nghĩa so với đối chứng ở mức ý nghĩa 0,05 theo tiêu chuẩn Dunnet. Bảng 3.4. Tương quan giữa cường độ quang hợp và năng suất cá thể Giai đoạn đẻ Vụ Dòng Giai đoạn trỗ Giai đoạn chín sáp nhánh hữu hiệu giống Phương trình R2 Phương trình R2 Phương trình R2 IL 3-4-2 y = 3,76x - 62,80 0,70* y = 2,47x - 46,96 0,55* y = 1,36x - 4,09 0,20ns Vụ mùa IL19-4-3 y = 2,98x - 47,14 0,59* y = 0,77x - 1,52 0,82* y = 0,60x + 10,99 0,34ns IR24 (Đ/C) y = 0,54x - 4,61 0,34ns y = 0,97x - 20,26 0,71* y = 0,91x - 7,15 0,77* IL 3-4-2 y = 0,21x + 8,33 0,67* y = 0,87x - 2,93 0,60* y = 0,24x + 10,01 0,10ns Vụ xuân IL19-4-3 y = 0,60x + 0,33 0,57* y = 0,48x + 3,73 0,54* y = 0,16x + 10,72 0,23ns IR24 (Đ/C) y = 0,76x + 11,47 0,27ns y = 0,15x + 9,38 0,51* y = 0,17x + 11,15 0,63* * nghĩa là có ý nghĩa ở α = 0,05; ns nghĩa là không ý nghĩa 15
Bảng 3.5. Tương quan giữa tốc độ tích lũy chất khô và năng suất cá thể Giai đoạn từ đẻ nhánh Giai đoạn từ trỗ đến chín sáp Vụ Tên giống đến trỗ (g/cây/ngày đêm) (g/cây/ngày đêm) Phương trình R2 Phương trình R2 IL 3-4-2 y =40,19x- 15,60 0,74* y = 76,10x – 25,11 0,40* Vụ mùa IL19-4-3 y = 68,16x -29,19 0,67* y = 5,24x + 17,05 0,17ns 2011 IR24 Đ/C) y = 35,49x - 11,33 0,27ns y = 15,1x - 0,23 0,78* Vụ IL 3-4-2 y = 6,908x + 7,77 0,53* y =13,03x + 5,87 0,27ns xuân IL19-4-3 y = 3,075x + 10,42 0,61* y = 1,51x + 11,80 0,35ns 2012 IR24(Đ/C) y = 1,105x + 11,72 0,20ns y = 1,24x+11,84 0,61* Ghi chú: Giống bảng 3.4 3.3. Hiệu quả sử dụng đạm của dòng lúa ngắn ngày 3.3.1. Hiệu quả sử dụng đạm trong quang hợp Cường độ quang hợp trong ngày của các dòng giống được thể hiện ở bảng 3.6, bảng 3.7, bảng 3.8 và bảng 3.9. Nhìn chung, trong cùng điều kiện bón đạm và vụ gieo trồng, cường độ quang hợp của dòng lúa ngắn ngày không cao hơn ở mức ý nghĩa so với giống trung ngày IR 24. Bảng 3.6. Cường độ quang hợp (µmol CO2/m2 lá/giây) trong khoảng thời gian từ 8h00-10h00 ở điều kiện bón đạm khác nhau Giai đoạn trỗ 7 NST 14NST 21NST Dòng/ Mức Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ giống đạm mùa xuân mùa xuân mùa xuân mùa xuân N1 18,58d 17,30e 14,63c 12,37c 8,21c 7,94c 1,95d 6,03c IL19-4-3 N2 21,37bc 19,67d 19,76b 14,18b 9,26c 8,69bc 3,10cd 6,65c N3 22,92b 20,78cd 21,09ab 15,14b 12,20b 10,28ab 3,49bc 8,25ab N1 19,56cd 21,92c 15,51c 15,62b 12,64b 9,63ab 4,67b 6,00c IR 24 N2 23,43ab 24,56b 21,32ab 17,78a 13,04ab 11,16a 7,40a 6,95bc N3 25,27a 26,88a 22,68a 18,08a 14,31a 10,99a 8,60a 8,69a Ghi chú: Trong cùng một cột số liệu, các giá trị mang cùng chữ thể hiện sự khác nhau không ý nghĩa, các giá trị mang khác chữ thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa theo tiêu chuẩn Tukey ở mức ý nghĩa α = 0,05; NST: ngày sau trỗ. 16
Bảng 3.7. Cường độ quang hợp (µmol CO2/m2 lá/giây) trong thời gian từ 10h00-12h00 ở điều kiện bón đạm khác nhau Giai đoạn trỗ 7NST 14NST 21NST Dòng/ Mức giống đạm Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ mùa xuân mùa xuân mùa xuân mùa xuân N1 19,72d 19,35d 17,72e 13,43e 11,10d 9,41c 5,82d 6,08d IL19-4-3 N2 23,28c 20,35cd 20,10d 16,99d 12,03cd 10,94b 6,28cd 7,16cd N3 24,87bc 22,62bcd 22,76bc 18,16c 13,12c 11,81b 6,81bcd 8,57bc N1 25,85b 23,68bc 20,91cd 18,08c 12,92cd 11,15b 7,74bc 7,26cd IR 24 N2 27,18b 25,58b 24,36ab 19,24b 15,78b 15,25a 8,19b 9,13b N3 30,61a 29,91a 24,90a 20,50a 19,62a 15,77a 10,56a 11,14a Ghi chú: giống bảng 3.6. Bảng 3.8. Cường độ quang hợp (µmol CO2/m2 lá/giây) trong thời gian từ 12h00-14h00 ở điều kiện bón đạm khác nhau Mức Giai đoạn trỗ 7NST 14NST 21NST Dòng/ đạm giống Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ mùa xuân mùa xuân mùa xuân mùa xuân N1 21,20b 14,96e 12,67c 11,71d 6,13d 8,58c 3,54d 4,55c IL19-4-3 N2 20,30b 17,90d 17,70b 12,63cd 8,98c 9,37bc 4,91cd 5,89b N3 20,91b 20,67c 19,14b 16,71ab 8,80c 9,27bc 5,78bc 6,78b N1 20,79b 21,88bc 18,21b 14,48bc 11,75b 10,13b 4,83cd 6,75b IR 24 N2 21,80ab 22,77b 22,57a 16,24ab 12,82b 11,47a 6,37b 6,73b N3 23,40a 24,77a 23,77a 17,29a 16,50a 12,08a 9,78a 8,74a Ghi chú: Giống bảng 3.6 17
Bảng 3.9. Cường độ quang hợp (µmol CO2/m2 lá/giây) trong thời gian từ 14h00-16h00 ở điều kiện bón đạm khác nhau Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ Vụ mùa xuân mùa xuân mùa xuân mùa xuân N1 20,64d 18,53c 14,28c 12,38c 10,10d 9,00d 4,24c 5,51c IL19-4-3 N2 22,44c 19,82c 14,70c 15,43b 10,56d 9,68cd 4,44c 6,16c N3 23,28c 21,85b 15,33c 17,41ab 11,22cd 10,62cd 4,83c 8,11b N1 23,48c 22,29b 18,62b 15,59b 12,73bc 10,95bc 6,33b 6,80bc IR 24 N2 25,61b 24,47a 19,21b 18,60a 13,88b 12,73ab 6,36b 7,76b N3 27,69a 25,31a 21,12a 19,41a 17,10a 14,23a 8,24a 10,10a Ghi chú: Giống bảng 3.6 3.3.2. Hiệu quả sử dụng đạm đối với tích lũy chất khô và năng suất Hiệu quả sử dụng đạm đối với khối lượng chất khô của thân: Trong cùng mức bón đạm và cùng vụ cấy, khối lượng chất khô của thân ở dòng ngắn ngày cao hơn IR 24 và IL19-4-3 có hiệu quả sử dụng sản phẩm quang hợp tính theo tỷ lệ giảm khối lượng thân cao hơn đối chứng (bảng 3.10). Bảng 3.10. Khối lượng chất khô của thân ở các giai đoạn sinh trưởng, phát triển trong điều kiện bón đạm khác nhau (g/thân) Dòng/ Mức Giai đoạn Thu GKLT Vụ 7NST 14NST 21NST Giống đạm trỗ hoạch (%) N1 2,15c 1,90a 1,77a 1,74ab 1,55ab 27,73c IL 19-4-3 N2 2,37b 1,94a 1,81a 1,77ab 1,59ab 32,91b Vụ mùa N3 2,77a 1,98a 1,86a 1,81a 1,65a 40,62a N1 1,62e 1,47b 1,42b 1,38c 1,34c 17,44e IR 24 N2 1,88d 1,59b 1,51b 1,47c 1,44bc 23,42d N3 2,02cd 1,54b 1,48b 1,54bc 1,45bc 28,36c N1 2,10b 1,75a 1,64a 1,53b 1,50a 29,30c IL 19-4-3 N2 2,35b 1,80a 1,73a 1,60ab 1,49a 35,39b Vụ xuân N3 2,78a 1,82a 1,75a 1,64ab 1,45a 43,64a N1 1,39d 1,14c 1,13b 1,11d 1,05b 18,62e IR 24 N2 1,55cd 1,24bc 1,21b 1,17cd 1,09b 25,07d N3 1,74c 1,33b 1,29b 1,27c 1,16b 31,70c Ghi chú: Giống bảng 3.6. GKLT: tỷ lệ giảm khối lượng chất khô của thân 18