Bài giảng cây lúa

®¹i häc th¸i nguyªn

tr−êng ®¹i häc n«ng l©m

‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐[ \‐‐‐‐‐‐‐‐‐‐

TS. ĐẶNG QUÝ NHÂN

Bμi gi¶ng c©y lóa

(Oryza Sativa L.)

Học phần 1

Số tín chỉ: 02

Thái Nguyên, tháng 9 -2008

1

Mục Lục

Chương 1: Nguồn gốc, sự phân bố, hệ thống phân loại lúa và tình hình sản xuất lúa.......................8

1.1 Nguồn gốc cây lúa .................................................................................................................. 8

1.2. Phân loại nguồn gen cây lúa ...................................................................................................... 10

1.2.1. Phân loại theo hệ thống phân loại thực vật............................................................................. 10

1.2.2. Phân loại theo yêu cầu sinh thái ............................................................................................. 18

1.2.2.1. Lúa nước, lúa cạn................................................................................................................. 18

1.2.2.2. Lúa mùa, lúa chiêm, lúa xuân:............................................................................................. 18

1.2.2.3. Phân loại theo phẩm chất hạt............................................................................................... 18

1.2.2.4. Phân loại theo kích thước hạt............................................................................................... 18

1.3. Sự đa dạng về loài và sự tiến hóa kiểu gen của cây lúa............................................................. 19

1.4. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới và Việt nam....................................................................... 19

1.4.1. Vai trò của lúa gạo .................................................................................................................. 19

1.4.1. 1. Sản phẩm chính của cây lúa................................................................................................ 20

1.4.1.2. Sản phẩm phụ của cây lúa .................................................................................................. 20

1.4.2. Tình hình sản xuất lúa trên thế giới ........................................................................................ 23

1.4.3. Quá trình phát triển nghề trồng lúa ở Việt Nam ..................................................................... 25

1.4.4 Triển vọng và thách thức đối với nghề trồng lúa ở Việt Nam ................................................. 32

1.4.4.1. Những thuận lợi và triển vọng............................................................................................. 32

1.4.4.2. Những trở ngại và thách thức .............................................................................................. 32

Chương 2: Đặc điểm sinh học của cây lúa ................................................................................... 34

2.1. Đặc điểm thực vật học của cây lúa ............................................................................................ 34

2.1.1. Rễ lúa..................................................................................................................................35

2.1.2. Thân lúa ..................................................................................................................................37

2.1.2.1. Hình thái .............................................................................................................................. 37

2

2.1.3. Nhánh lúa................................................................................................................................37

2.1.4. Lá lúa ......................................................................................................................................39

2.1.4.1. Hình thái lá lúa..................................................................................................................... 39

2.1.4.3. Chức năng của bẹ lá............................................................................................................. 40

2.1.5. Hoa Lúa ..................................................................................................................................40

2.1.5.1. Quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt lúa............................................................... 40

2.1.5.2. Bông và hạt lúa .................................................................................................................... 42

2.2. Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây lúa......................................................................... 43

2.2.1. Thời gian sinh trưởng phát triển của cây lúa .......................................................................... 43

2.2.2. Giai đoạn nảy mầm................................................................................................................. 46

2.2.1. Điều kiện ảnh hưởng đến sự nẩy mầm ................................................................................... 46

2.2.3. Giai đoạn mạ........................................................................................................................... 48

2.2.3.1. Thời kỳ mạ non.................................................................................................................... 48

2.2.3.2. Thời kỳ mạ khỏe .................................................................................................................. 49

2.2.4. Giai đoạn đẻ nhánh ................................................................................................................. 49

2.2.4.1. Sự phát triển của bộ rễ ......................................................................................................... 51

2.2.4.2. Sự hình thành và phát triển của lá lúa.................................................................................. 51

2.2.4.3. Sự hình thành và phát triển của nhánh................................................................................ 51

2.2.5. Giai đoạn phát triển đốt thân .................................................................................................. 53

2.2.5.1. Thời gian làm đốt................................................................................................................. 53

2.2.5.2. Quá trình làm đốt:................................................................................................................ 54

2.2.6. Giai đoạn làm đòng................................................................................................................. 54

2.2.7. Giai đoạn trổ bông .................................................................................................................. 62

2.2.8. Giai đoạn làm hạt.................................................................................................................... 64

2.2.8.1. Giai đoạn chín sữa ............................................................................................................... 64

3

2.2.8.2. Giai đoạn chín sáp ............................................................................................................... 64

2.2.8.3. Giai đoạn chín hoàn toàn ..................................................................................................... 64

Ch−¬ng 3. §Æc ®iÓm sinh th¸i cña c©y lóa........................................................................................ 65

3.1. NhiÖt ®é .....................................................................................................................................65

3.2. ¸nh s¸ng .....................................................................................................................................68

3.2.1. C−êng ®é ¸nh s¸ng.................................................................................................................. 68

3.2.2. Thêi gian chiÕu s¸ng vμ ph¶n øng ¸nh s¸ng cña c©y lóa......................................................... 68

3.3. N−íc...........................................................................................................................................69

3.4. §Êt lóa........................................................................................................................................70

3.5. Sù h×nh thμnh c¸c vïng trång lóa............................................................................................... 70

3.5.1. Vïng lóa ®ång b»ng b¾c bé vμ b¾c trung bé........................................................................... 70

3.5.2. Vïng lóa ®ång b»ng ven biÓn trung bé................................................................................... 73

3.5.3. Vïng ®ång b»ng nam bé......................................................................................................... 73

Ch−¬ng 4. ®Æc ®iÓm sinh lý cña c©y lóa............................................................................................ 76

4.1. Quang hîp cña c©y lóa............................................................................................................... 76

4.1.1. Kh¸i niÖm ............................................................................................................................... 76

4.1.2. §Æc ®iÓm quang hîp cña c©y lóa ............................................................................................ 77

4.1.3. Ngo¹i c¶nh vμ quang hîp cña c©y lóa..................................................................................... 77

4.1.4. Quang hîp trong quÇn thÓ ruéng lóa....................................................................................... 78

4.1.5. HÖ sè kinh tÕ vμ n¨ng suÊt lóa ................................................................................................ 79

4.2. dinh d−ìng kho¸ng cña c©y lóa ................................................................................................. 80

4.2.1. Thμnh phÇn ho¸ häc vμ qu¸ tr×nh hÊp thô dinh d−ìng ............................................................ 80

4.2.2. Dinh d−ìng ®¹m ..................................................................................................................... 81

4.2.3.Dinh d−ìng l©n ........................................................................................................................ 82

4.2.4. Dinh d−ìng kali ...................................................................................................................... 83

4

4.2.5. C¸c nguyªn tè dinh d−ìng kh¸c.............................................................................................. 84

Chương 5: Kỹ Thuật Trồng Lúa ................................................................................................... 87

5.1. Thời vụ và nhóm giống lúa theo vùng sinh thái ........................................................................ 87

5.1.1. Vùng đồng bằng sông Hồng ................................................................................................... 87

5.1.1.1. Vụ xuân................................................................................................................................87

5.1.1.2. Vụ mùa ................................................................................................................................87

5.1.2. Vùng đồng bằng ven biển Trung bộ ....................................................................................... 87

5.1.3. Vùng đồng bằng sông Cửu Long............................................................................................ 88

5.2. Chuẩn bị hạt giống..................................................................................................................... 88

5.3. Ngâm ủ hạt giống....................................................................................................................... 89

5.4. Các phương thức làm mạ........................................................................................................... 91

5.4.1. Mạ dược:.................................................................................................................................91

5.4.2. Mạ sân (mạ nền): .................................................................................................................... 91

5.4.3. Mạ khô (mạ đồi, mạ nương):.................................................................................................. 92

5.4.4. Mạ nổi (mạ bè): ...................................................................................................................... 92

5.4.5. Làm đất gieo mạ ..................................................................................................................... 92

5.4.5.1. Mạ dược:.............................................................................................................................. 92

5.4.5.2. Mạ sân, mạ trên nền đất cứng:............................................................................................. 93

5.4.6. Chăm sóc và quản lý ruộng mạ........................................................................................... 93

5.4.7. Chăm sóc mạ sân .................................................................................................................... 94

5.5. Kỹ thuật làm đất cấy .............................................................................................................. 94

5.6. Kỹ thuật cấy........................................................................................................................... 96

5.6.1. Mật độ cấy .......................................................................................................................... 96

5.6.2. Khoảng cách cấy................................................................................................................. 96

5.6.3. Kỹ thuật cấy........................................................................................................................ 98

5

5.7. Kỹ thuật chăm sóc lúa cấy ..................................................................................................... 98

5.7.1. Làm cỏ ................................................................................................................................98

5.7.2. Bón thúc.............................................................................................................................. 99

5.7.3. Tưới nước ........................................................................................................................... 99

5.7.4. Phòng trừ sâu bệnh ............................................................................................................. 99

5.7.5. Thu hoạch bào quản.......................................................................................................... 100

5.7.5.1. Thu hoạch lúa ................................................................................................................ 100

5.7.5.2. Phơi sấy, cất trữ bảo quản.............................................................................................. 100

5.8. Phần tham khảo.................................................................................................................... 102

5.8.1. Thời vụ và nhóm giống lúa theo vùng sinh thái ............................................................... 102

5.8.2. Chuẩn bị giống và làm đất.................................................................................................... 103

5.8.2.1. Chuẩn bị hạt giống............................................................................................................. 103

5.8.2.2. Kỹ thuật làm đất................................................................................................................. 105

5.8.2.3. Kỹ thuật sạ ......................................................................................................................... 105

5.8.2.4. Chăm sóc lúa sạ ................................................................................................................. 107

5.8.3. Trừ cỏ dại.............................................................................................................................. 107

5.8.4. Phòng trừ sâu bệnh ............................................................................................................... 108

5.8.5. Thu hoạch bảo quản.............................................................................................................. 108

5.8.5.1. Thu hoạch lúa .................................................................................................................... 108

5.8.5.2. Phơi sấy, cất trữ bảo quản.................................................................................................. 108

5.8.6. CÁC PHƯƠNG TIỆN THU HOẠCH VÀ BẢO QUẢN LÚA............................................111

5.8.6.1. Thời gian thu hoạch ........................................................................................................... 111

5.8.6.2. Các phương tiện thu hoạch lúa phổ biến: .......................................................................... 112

5.8.7. Các phương pháp bảo quản sau thu hoạch............................................................................ 114

5.8.7.1. Phơi sấy ............................................................................................................................. 114

6

5.8.7.2. Cất trữ bảo quản................................................................................................................. 115

Tμi liÖu tham kh¶o .......................................................................................................................... 116

7

Chương 1: Nguồn gốc, sự phân bố, hệ thống phân loại

lúa và tình hình sản xuất lúa

1.1 Nguồn gốc cây lúa

Người ta cho rằng tổ tiên của chi lúa Oryza là một loài cây hoang dại

trên siêu lục địa Gondwana cách đây ít nhất 130 triệu năm và phát tán rộng

khắp các châu lục trong quá trình trôi dạt lục địa. Hiện nay có khoảng 21 loài

cây hoang dại thuộc chi này và 2 loài lúa được đã thuần hoá là lúa châu Á

(Oryza sativa) và lúa châu Phi (Oryza glaberrima) [3].

Lúa châu Phi đã được gieo trồng trong khoảng 3.500 năm. Trong khoảng

thời gian từ 1500 TCN đến 800 TCN thì O. glaberrima đã lan rộng từ trung

tâm xuất phát của nó là lưu vực châu thổ sông Niger và mở rộng tới Sénégal.

Tuy nhiên, nó không bao giờ phát triển xa khỏi khu vực nguồn gốc của nó.

Việc gieo trồng loài lúa này thậm chí còn suy giảm do các giống châu Á, có

thể đã được những người Ả Rập từ bờ biển phía đông đem tới châu Phi đại

lục trong thời gian khoảng từ thế kỷ 7 đến thế kỷ 11.

Tổ tiên của lúa châu Á [4] O. sativa là một loại lúa hoang phổ biến

(Oryza rufipogon) dường như có nguồn gốc tại khu vực xung quanh chân

núi Himalaya, với O. sativa thứ indica ở phía Ấn Độ và O. sativa thứ japonica

ở phía Trung Quốc. Hiện nay đây là giống lúa chính được gieo trồng làm cây

lương thực trên khắp thế giới. Nhiều giả thuyết khác nhau về nơi đầu tiên tiến

hành việc gieo trồng hay thuần hoá giống lúa này. (Xem Các giả thuyết về

nguồn gốc thuần hoá cây lúa).

Các giống lúa trồng trên các vùng đất khô đã được đưa vào Nhật Bản

và Triều Tiên khoảng những năm 1000 TCN. Các giống lúa nước có mặt tại

Triều Tiên vào giữa thời kỳ đồ gốm Mumun (khoảng 850-550 TCN) và tới

Nhật Bản vào khoảng thời kỳ Yayoi (khoảng 300 TCN).

O. sativa đã thích nghi với việc gieo trồng tại Trung Đông và Địa Trung

Hải của châu Âu vào khoảng năm 800 TCN. Người Moor đã đem nó tới bán

đảo Iberia khi họ xâm chiếm vùng này vào năm 711. Thời gian nửa sau

của thế kỷ 15, thì lúa đã trải rộng tới Ý và sau đó là Pháp và sau đó là tất cả

các châu lục khác trong thời kỳ khám phá và chinh phục lớn của người châu

8

Âu. Năm 1694, lúa đã đến South Carolina, có lẽ có nguồn gốc từ Madagascar.

Người Tây Ban Nha đem các giống lúa tới Nam Mỹ vào đầu thế kỷ 18.

Hình 1.1. Mô hình bông lúa trên đồng xu 5 yên nhấn mạnh tầm quan

trọng của hạt thóc đối với người Nhật

Tại Hoa Kỳ, trong các khu vực South Carolina và Georgia thuộc địa thì

người ta đã gieo trồng và tích lũy được tài sản lớn nhờ sức lao động của

các nô lệ mua về từ khu vực Senegambia ở Tây Phi. Tại cảng Charleston, mà

qua đó 40% nô lệ gốc Phi đã đi qua, các nô lệ được đưa tới các đồn điền trồng

lúa tại khu vực xung quanh Georgetown, Charleston và Savannah. Từ các nô

lệ, các chủ trang trại đồn điền đã học được cách thoát nước cho các đầm lầy

và tưới tiêu nước theo chu kỳ cho các cánh đồng. Đầu tiên thóc được giã bằng

tay với các chày gỗ, sau đó được sàng sẩy trong các dụng cụ gọi là giần

và sàng (đây cũng là một kỹ xảo khác nữa của các nô lệ). Việc phát minh ra

các thiết bị xay xát sử dụng trong các máy xay đã làm tăng khả năng sinh lãi

của loài cây này, cũng như việc thêm vào động cơ sử dụng nước cho các máy

xay vào năm 1787 của người thợ làm cối xay Jonathan Lucas đã là một bước

tiến mới. Việc gieo trồng lúa ở đông nam Hoa Kỳ trở nên ít lời lãi hơn với sự

mất đi của lao động nô lệ sau Nội chiến Bắc Mỹ và cuối cùng nó đã mất hẳn

khi bước vào thế kỷ 20.

9

1.2. Phân loại nguồn gen cây lúa

1.2.1. Phân loại theo hệ thống phân loại thực vật

Lúa trồng phân bố chủ yếu ở Nhật bản, Trung Quốc, và các nước vùng

Đông Nâm châu á, theo hệ thống phân loại thực vật, loài Oryza sativa thuộc:

• Ngành (Division): Angpiosermae - Thực vật có hoa

• Lớp (Class): Monocotyledonedae – Lớp một lá mầm

• Bộ (Order): Glumiflorae – Họ hòa thảo có hoa

• Họ (Family): Gramineae – Họ hòa thảo

• Họ phụ (Subfamilia): Poidae – Hòa thảo ưa nước

• Chi (Genus): Oryza – Lúa

• Loài (species): Oryza sativa – Lúa trồng

• Loài phụ (Subspecies):

- Subsp: japonica: Loài phụ Nhật bản

- Subsp: indica: Loài phụ Ấn độ

- Subsp: javanica: Loài phụ Java

• Biến chủng: Varietas: Var. Mutica – Biến chủng hạt mỏ cong.

Ngoài ra một chi khác có tên gọi là Oryza glaberrima Steud., được trồng

ở Tây phi. Trong khi chi Oryza sativa có khoảng hơn 20 loài thì chi Oryza

glaberrima chỉ có 2 loài.

Số còn lại thuộc về các loài lúa dại mọc tự nhiên trong các đầm lầy, vùng

đất ngập nước, dưới tán cây bụi hoặc các loài cây gỗ nhỏ, ở Đông Nâm Châu

Á, Oxtrâylia, Châu Phi, và phía Nam hoặc Trung Mỹ.

Có nhiều quan điểm phân loại lúa trồng của các nhà khoa học sau thời kỳ

Carlvon Linne, người đầu tiên đặt nền móng cho việc phân loại Oryza

(Prodoehl 1922, Roschevicz 1931, Chevalier 1932, Chatterjee 1948, Ghose và

10

cộng sự 1956, Sampath va Rao 1951, Richharia 1960, Tateoka 1963, Launert

1965, Sharma và Shastry 1971, 1973). Số lượng và tên gọi các loài phụ thuộc

vào quan điểm của các nhà khoa học khác nhau vì vậy hiện nay không có

chung 1 kiểu phân loại cho nguồn gen cây lúa. Tuy nhiên cách phân loại theo

quan điểm của Rochevicz 1931 được coi là quan trọng nhất, ông đã chia chi

Oryza ra làm 19 loài và phân làm 4 nhóm

Như đã miêu tả ở phần trên, không có một hệ thống phân loại thống nhất

nào về tên gọi các loài cho chi Oryza, cho đến này tên gọi cho khoảng 30 loài

đã được đế xuất do Nayar tổng hợp năm 1973 (bảng 1.2). Theo bảng 1.2 chỉ

có 2 loài lúa trồng (Sativa và glaberrima) và 7 loài lúa dại (Australiensis,

eichingeri, latifolia, minuta, schlechteri, ridleyi và brachyantha) không có sự

thay đổi về tên gọi. Ngoài ra, spontanea và perennis là 2 loài lúa dại được coi

là có họ hàng gần gũi nhất với lúa trồng loài sativa nhưng tên gọi của chúng

cũng bị thay đổi tùy theo quan điểm của các nhà phân loại qua các thời kỳ.

11