Tài liệu Khả năng thích nghi của một số dònggiống lúa đột biến chịu mặn với môi trường ngập mặn ở đồng bằng sông cửu long

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ ---o0o--- NGUYỄN BÍCH HÀ VŨ KHẢ NĂNG THÍCH NGHI CỦA MỘT SỐ DÒNG/GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN CHỊU MẶN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG MÃ NGÀNH: 62 62 01 10 2016 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ ---o0o--- LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HỌC CÂY TRỒNG KHẢ NĂNG THÍCH NGHI CỦA MỘT SỐ DÒNG/GIỐNG LÚA ĐỘT BIẾN CHỊU MẶN Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG Cán bộ hƣớng dẫn: Thực hiện: PGs. Ts. Võ Công Thành Nguyễn Bích Hà Vũ 2016 2 TRANG CẢM TẠ Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: PGs. Ts. Võ Công Thành, người đã tận tình hướng dẫn, đóng góp ý kiến quý báu và hết lòng giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Chân thành cảm ơn: Quý thầy cô giảng viên sau Đại học trường Đại học Cần Thơ đã truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong thời gian học tại trường. Quý thầy cô, các anh, chị và các em phòng thí nghiệm Bộ môn Di Truyền Giống Thực vật khoa NN & SHƯD trường Đại Học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Trường Đại học Tiền Giang đã tạo điều kiện cho tôi học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Cần Thơ trong suốt quá trình đào tạo. Thân gởi lời cảm ơn đến các thành viên lớp Nghiên cứu sinh khóa 2012 cùng lời chúc sức khỏe và thành công trong cuộc sống. Cuối cùng, xin gởi lời tri ân sâu sắc nhất vì tất cả sự ủng hộ to lớn cả về vật chất lẫn tinh thần của gia đình đã giúp tôi hoàn thành đề tài tốt nghiệp. Nguyễn Bích Hà Vũ 3 TÓM TẮT Đề tài được thực hiện nhằm chọn tạo ra giống lúa đột biến mới có thời gian sinh trưởng ngắn và chống chịu với môi trường mặn cho mô hình canh tác lúa tôm vùng ven biển Đồng bằng sông Cửu Long. Bên cạnh đó, đề tài cũng khảo sát sự biến đổi cấu trúc lá và rễ của cây lúa để thích nghi với môi trường mặn. Đề tài được tiến hành qua 3 phần: (1) Chọn tạo dòng lúa Nàng Quớt Biển đột biến (NQBĐB) bằng 2,4-dichlorophenoxyacetic acid, (2) Khảo sát khả năng thích nghi đối với điều kiện mặn của cây lúa ở giai đoạn mạ và (3) Khảo nghiệm ngoài đồng các dòng lúa đột biến đã tuyển chọn được tại huyện Cần Đước, tỉnh Long An và huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: chọn được dòng NQBĐB 1-2-1-1 có năng suất cao hơn các dòng còn lại (4,25 tấn/ha tại huyện Cần Đước và 1,56 tấn/ha tại huyện Phú Tân), thuộc nhóm mềm cơm và thơm. Thêm vào đó, cây lúa còn có khả năng chống chịu với điều kiện mặn bằng cách tăng quá trình suberin, lignin hóa ở rễ và tăng hàm lượng một số protein có trọng khối 135,90 kDa, 31,81 kDa ở rễ và bẹ lá; 115,58 kDa ở bẹ lá; 54 kDa ở lá. Kết quả khảo sát cũng cho thấy rằng giống chống chịu mặn tốt thải muối qua lá thấp hơn giống nhiễm mặn. Ở nồng độ 21,88 dS/m, nồng độ muối của giọt nước trên lá của giống NQB mùa là 71,1 dS/m và giống IR28 là 148,4 dS/m. Từ khóa: chọn giống đột biến, chống chịu mặn, 2,4-D 4 ABSTRACT The research was done to pick up new mutant rice varieties which could well tolerate to salinity and short maturity for model rice-shrimp along the coastal provinces in Mekong Delta of Viet Nam. Besides, the variation of root and leaf structure were observed after salt testing. The research was carried out through three parts: (1) select saline tolerant Nang Quot Bien varieties by 2,4dichlorophenoxyacetic acid, (2) observe adaptability to salinity in seedling stage and (3) field trials of rice mutant lines were selected in Can Duoc district, Long An province and Phu Tan dictrict, Ca Mau province. The results showed that there was one selected NQBDB 1-2-1-1 rice line, which obtained highest yield (4.25 tons/ha for yield in Can Duoc district and 1.56 tons/ha for yield in Phu Tan district), soft cooking aromatic rice. In addition, process of suberin and lignin formation in root occurred faster in salt condition and enhanced proteins accumulation which were 125.90 and 31.81 kDa in both root and leaf sheath; 115.58 kDa in leaf sheath and 54 kDa in leaf. The result also indicated that salt secreted through leaf is less in high salt-tolerant varieties than in salt-sensitive varieties. At 21.88 dS/m, salt concentrations of water droplets in leaves of traditional NQB and IR28 variety were 71.1 dS/m and 148.4 dS/m, respectively. Key words: mutation breeding, salt tolerance, 2,4-D 5 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Nguyễn Bích Hà Vũ 6 MỤC LỤC Lời cảm tạ ........................................................................................................... ii Tóm tắt ............................................................................................................... iii Abstract .............................................................................................................. iv Lời cam đoan ...................................................................................................... v Mục lục .............................................................................................................. vi Danh sách bảng ................................................................................................ viii Danh sách hình.................................................................................................... x Danh sách từ viết tắt .......................................................................................... xi Chƣơng 1: Mở đầu .......................................................................................... 13 Chƣơng 2: Lƣợc khảo tài liệu ........................................................................ 15 2.1 Giới thiệu chung về vùng nghiên cứu ..................................................... 15 2.1.1 Đặc điểm chung của tỉnh Long An ................................................... 15 2.1.2 Đặc điểm chung của tỉnh Cà Mau ..................................................... 23 2.2 Tổng quan về cây lúa............................................................................... 28 2.2.1 Sự đa dạng của cây lúa ...................................................................... 28 2.2.2 Đặc điểm của lúa mùa ....................................................................... 29 2.3 Đất mặn và ảnh hưởng bất lợi của đất mặn ............................................. 30 2.3.1 Sơ lược về đất mặn............................................................................ 30 2.3.2 Cơ sở sinh lý tính chống chịu mặn ở cây lúa .................................... 31 2.4 Phương pháp đột biến trong chọn tạo giống cây trồng ........................... 34 2.4.1 Sơ lược về đột biến ........................................................................... 34 2.4.2 Đột biến bằng tác nhân vật lý ........................................................... 35 2.4.3 Đột biến bằng tác nhân hóa học ........................................................ 35 2.4.4 Thành tựu của chọn giống bằng phương pháp đột biến .................... 36 2.4.5 Ứng dụng 2,4-D trong chọn tạo giống đột biến ................................ 36 2.5 Một số đặc tính nông học của cây lúa ..................................................... 37 2.5.1 Thời gian sinh trưởng ........................................................................ 37 2.5.2 Chiều cao cây .................................................................................... 37 2.5.3 Số bông trên bụi ................................................................................ 38 2.5.4 Số hạt chắc trên bông ........................................................................ 38 2.5.5 Trọng lượng 1.000 hạt....................................................................... 38 2.6 Một số tiêu chuẩn đánh giá chất lượng gạo ............................................. 39 2.6.1 Tổng quát về chất lượng hạt gạo ....................................................... 39 2.6.2 Hàm lượng amylose .......................................................................... 39 2.6.3 Hàm lượng protein ............................................................................ 39 2.6.4 Độ trở hồ ........................................................................................... 40 2.6.5 Chiều dài và hình dạng hạt gạo ......................................................... 40 2.6.6 Độ bền thể gel ................................................................................... 41 2.6.7 Tính thơm .......................................................................................... 41 7 Chƣơng 3: Phƣơng tiện và phƣơng pháp ..................................................... 42 3.1 Phương tiện nghiên cứu ........................................................................... 42 3.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu .................................................... 42 3.1.3 Thiết bị và hóa chất ........................................................................... 43 3.2 Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 43 3.2.1 Phương pháp nghiên cứu chung ........................................................ 43 3.2.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể ........................................................ 45 Chƣơng 4: Kết quả và thảo luận ................................................................... 60 4.1 Chọn tạo dòng lúa NQB đột biến ............................................................ 60 4.1.1 Thế hệ M1 ......................................................................................... 60 4.1.2 Thế hệ M2 ......................................................................................... 63 4.1.3 Thế hệ M3 ......................................................................................... 66 4.1.4 Thế hệ M4 ......................................................................................... 71 4.2 Khả năng thích nghi của cây lúa đối với điều kiện mặn ở giai đoạn mạ 80 4.2.1 Kết quả đánh giá khả năng chống chịu mặn ..................................... 80 4.2.2 Khảo sát khả năng tiết muối qua lá ................................................... 80 4.2.3 Sự biến đổi cấu trúc rễ để thích nghi điều kiện mặn ......................... 82 4.2.4 Sự tích lũy protein ở rễ, bẹ lá và lá ................................................... 85 4.3 Khảo nghiệm các giống/dòng lúa ở ngoài đồng ...................................... 86 4.3.1 Đánh giá khả năng chống chịu mặn các giống/dòng trong nhà lưới 86 4.3.2 Đánh giá nước và dinh dưỡng tại 2 điểm thí nghiệm ....................... 86 4.3.3 Đặc tính nông học và thành phần năng suất ..................................... 88 4.3.4 Một số chỉ tiêu phẩm chất hạt gạo của giống/dòng lúa thí nghiệm .. 93 Chƣơng 5: Kết luận và đề nghị ...................................................................... 97 5.1 Kết luận ................................................................................................... 97 5.2 Đề nghị .................................................................................................... 97 Tài liệu tham khảo ............................................................................................ 98 Phụ lục 8 DANH SÁCH BẢNG Bảng Tên bảng Trang 2.1 Các loại đất ở tỉnh Long An 5 2.2 Một số đặc điểm lý hóa của đất mặn tỉnh Long An 7 2.3 Các loại đất ở tỉnh Cà Mau 12 2.4 Bảng phân loại đất 19 2.5 Phân nhóm thời gian sinh trưởng 25 2.6 Phân nhóm lúa theo hàm lượng amylose (IRRI, 1988) 27 3.1 Nguồn gốc giống lúa thí nghiệm 30 3.2 Các nghiệm thức xử lý đột biến 31 3.3 Công thức pha dung dịch tạo gel 34 3.4 Tiêu chuẩn đánh giá phấm chất hạt gạo (IRRI, 1988) 35 3.5 Bảng phân cấp độ bền thể gel (IRRI, 1996) 35 3.6 Thang đánh giá độ trở hồ của hạt gạo (IRRI, 1996) 36 3.7 Thang điểm đánh giá hàm lượng amylose (IRRI, 1988) 37 3.8 Chuẩn bị dung dịch mẹ của môi trường Yoshida 39 3.9 Chuẩn bị môi trường dinh dưỡng Yoshida cho thanh lọc mặn 39 3.10 Tiêu chuẩn đánh giá (SES) ở các giai đoạn tăng trưởng và phát triển (IRRI, 1997) 40 3.11 Thang xếp hạng phản ứng rầy nâu theo IRRI (1996) 41 3.12 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 42 3.13 Chỉ tiêu và phương pháp đánh giá 42 4.1 Số cây và tỷ lệ cây sống sau khi xử lý 2,4-D 48 4.2 Thời gian trổ, số cây sống của các cá thể ở thế hệ M1 49 4.3 Một số chỉ tiêu nông học của cá thể M1 49 4.4 Một số chỉ tiêu nông học ở thế hệ M2 52 4.5 Một số chỉ tiêu phẩm chất của NQBĐB 1-2 và NQBĐB 2-1 54 4.6 Một số chỉ tiêu nông học của cá thể M3 55 4.7 Màu sắc hạt gạo của các cá thể ở thế hệ M3 56 4.8 Kết quả phân tích amylose và protein ở thế hệ M3 57 4.9 Đánh giá cấp chống chịu mặn ở thế hệ M3 58 4.10 Một số chỉ tiêu nông học ở thế hệ M4 61 9 4.11 Khả năng chống chịu mặn của các dòng M4 ở 19 dS/m 62 4.12 Khả năng chống chịu mặn của các dòng M4 ở 15 dS/m 62 4.13 Khả năng chống chịu mặn của các dòng M4 ở 12 dS/m 63 4.14 Hàm lượng chlorophyll của các dòng đột biến M4 64 4.15 Hàm lượng amylose và protein các dòng thế hệ M4 64 4.16 Độ trở hồ và độ bền thể gel thế hệ M4 65 4.17 Chiều dài và hình dạng hạt gạo thế hệ M4 66 4.18 Chiều dài và hình dạng hạt gạo thế hệ M4 66 4.19 Kết quả đánh giá rầy nầu và phân cấp ở thế hệ M4 67 4.20 Kết quả đánh giá khả năng chống chịu mặn 68 4.21 Nồng độ mặn của giọt nước ở lá sau 8 ngày 69 4.22 Đánh giá khả năng chống chịu mặn của các giống/dòng lúa khảo nghiệm 75 4.23 Kết quả phân tích hàm lượng dinh dưỡng trong đất 77 4.24 Tình hình sâu, bệnh hại tại huyện Cần Đước và Phú Tân 78 4.25 Một số đặc tính của 6 giống/dòng lúa thí nghiệm 79 4.26 Thành phần năng suất của 5 giống/dòng lúa khảo nghiệm tại huyện Cần Đước 80 4.27 Thành phần năng suất của 5 giống/dòng lúa khảo nghiệm tại huyện Phú Tân 80 4.28 Năng suất lý thuyết của giống/dòng lúa khảo nghiệm 81 4.29 Năng suất thực tế của giống/dòng lúa khảo nghiệm 81 4.30 Chiều dài và hình dạng hạt gạo của 5 giống/dòng lúa khảo nghiệm tại huyện Cần Đước 82 4.31 Chiều dài và hình dạng hạt gạo của 5 giống/dòng lúa khảo nghiệm tại huyện Phú Tân 82 4.32 Hàm lượng amylose, protein của giống/dòng lúa khảo nghiệm tại huyện Cần Đước 83 4.33 Hàm lượng amylose, protein của giống/dòng lúa khảo nghiệm tại huyện Phú Tân 84 4.34 Kết quả phân tích độ trở hồ và độ bền thể gel 84 4.35 Kết quả đánh giá mùi thơm của 5 giống/dòng lúa khảo nghiệm 85 10 DANH SÁCH HÌNH Hình Tên hình Trang 2.1 Bản đồ hành chính tỉnh Long An 3 2.2 Bản đồ đất vùng Hạ tỉnh Long An 8 2.3 Diễn biến mặn qua các năm tại Long An 9 2.4 Diễn biến độ mặn tại bốn huyện năm 2012 10 2.5 Diễn biến mặn trong mùa khô ở huyện Cần Giuộc 10 2.6 Bản đồ đất huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau 14 2.7 Các giai đoạn sinh trưởng và đáp ứng của cây lúa đối với quang kỳ 17 4.1 Màu sắc hạt của đối chứng và NQBĐB 2 51 4.2 Phổ điện di protein của hai cá thể đột biến 51 4.4 Phổ điện di protein tống số của dòng NQBĐB 1-2-1-1 và NQBĐB 2-1-6-2 67 4.5 Giọt nước mặn ở chóp lá lúa vào buổi sáng ở 21,88 dS/m 69 4.6 (A) Lát cắt ngang chóp lá, nơi xuất hiện giọt nước, vật kính 40X, (B) Biểu bì mặt dưới lá ở kính 100X 70 4.7 Vị trí tẩm suberin và lignin ở ngoại bì (A), nội bì (B) và mạch gỗ (C) của rễ; (D) vị trí hình thành mô khí ở rễ 71 4.8 Lát cắt ngang rễ của giống NQB mùa 72 4.9 Lát cắt ngang của dòng NQBĐB 1-2-1-1 73 4.10 Lát cắt ngang của giống IR28 73 4.11 Phổ điện di protein tổng số (A) NQB mùa và (B) IR28 74 4.12 Phổ điện di protein tổng số ở lá (A) NQB mùa và (B) IR28 74 4.13 Diễn biến độ mặn nước qua các giai đoạn phát triển của cây lúa 76 4.14 Chiều dài và hình dạng hạt gạo của các giống/dòng lúa thí nghiệm tại huyện Cần Đước 83 4.15 Độ trở hồ của các giống/dòng lúa thí nghiệm 85 11 DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long 2,4-D 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid NQB Nàng Quớt Biển NQBĐB Nàng Quớt Biển đột biến TGST Thời gian sinh trưởng TB Trung bình Chl Chlorophyll CV Coefficient of variation NSTM Ngày sau thử mặn 12 CHƢƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết Tình hình biến đổi khí hậu hiện nay diễn ra ngày càng phức tạp. Lượng khí nhà kính CO2 tăng lên 28% từ năm 1975 đến nay (IPCC, 2001), làm cho nhiệt độ trái đất tăng cao, ngập lụt vào mùa mưa và hạn hán vào mùa khô ngày càng nghiêm trọng. Việt Nam có hai vùng sản xuất lúa chính là Đồng bằng sông Cửu Long (51%) và Đồng bằng sông Hồng (15%) (Pham Quang Ha và Nguyen Van Tuat, 2010). Tuy nhiên, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu, cùng với sự dâng lên của nước biển thì diện tích đất canh tác lúa của các vùng ven biển đang ngày càng thu hẹp lại. Đồng bằng sông Cửu Long có khoảng 1,7 triệu ha (chiếm khoảng 45% diện tích) chịu ảnh hưởng của nước mặn (Reiner và ctv., 2004). Việc chọn giống lúa có khả năng chống chịu mặn được cho là cách làm hữu hiệu và có kinh tế để thích ứng với điều kiện biến đổi khí hậu hiện nay. Trong khi đất nhiễm mặn là một trong những yếu tố môi trường ảnh hưởng nặng đến năng suất cây trồng, vì hầu hết các loại cây trồng đều bị ảnh hưởng bởi nồng độ cao của muối trong đất. Lúa là cây lương thực rất mẫn cảm với môi trường mặn (Ashraf, 2009). Mặn gây ra những chịu chứng chính cho cây lúa như: sinh trưởng của cây bị ức chế, số chồi thấp, rễ kém phát triển, lá cuộn lại hay đầu lá trắng xuất hiện cùng cháy chóp lá, số hạt trên bông thấp, năng suất hạt giảm (IRRI, 2000). Sự gia tăng nồng độ muối cũng sẽ làm giảm trọng lượng khô của cây, khả năng hấp thu dưỡng chất và năng suất hạt lúa (Zelensky, 1999). Do cây lúa trồng trong đất mặn phải đối mặt với stress thẩm thấu cao, nồng độ cao của các ion độc như Na+ và Cl- mà cuối cùng gây ra sự giảm sinh trưởng (Martinez and Lauchli, 1993). Bên cạnh những thành tựu mà phương pháp lai tạo truyền thống mang lại thì phương pháp xử lý đột biến cũng đã có những thành tựu vượt bậc (Mba và ctv., 2007). Kết quả chọn tạo giống do tác nhân vật lý mang lại thì sự lợi ích của tác nhân hóa học cũng được biết đến. Một trong những hóa chất được sử dụng để gây đột biến ở cả động vật và thực vật là 2,4Dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) (Pavlica và ctv., 1991; Ateeq và ctv., 2002). 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Chọn tạo ra giống lúa đột biến mới có khả năng chống chịu mặn 12,515,6 dS/m ở giai đoạn mạ, thời gian sinh trưởng ngắn (100-120 ngày) phù hợp cho mô hình lúa-tôm. 1.3 Nội dung nghiên cứu 13 Tạo dòng đột biến ngắn ngày chịu mặn bằng cách xử lý đột biến giống lúa Nàng Quớt Biển bằng hóa chất 2,4-D. Nhân chọn dòng lúa đột biến ngắn ngày (100-120 ngày), đánh giá khả năng chống chịu mặn, khả năng kháng rầy nâu, các chỉ tiêu nông học và phẩm chất của các dòng đột biến đến thế hệ M4. Tìm hiểu khả năng thích nghi của cây lúa thông qua sự biến đổi cấu trúc ở lá và rễ. Khảo nghiệm cơ bản các giống/dòng lúa đột biến chống chịu mặn trong mô hình canh tác lúa-tôm tại vùng đất nhiễm mặn thuộc huyện Cần Đước, tỉnh Long An và và huyện Phú Tân, tỉnh Cà Mau. 1.4 Ý nghĩa khoa học của luận án Chọn tạo được giống đột biến mới có thời gian sinh trưởng ngắn, chống chịu mặn thích hợp cho vùng canh tác lúa-tôm. Bên cạnh đó, tìm hiểu khả năng thay đổi cấu trúc tế bào để thích nghi với môi trường mặn. 1.5 Ý nghĩa thực tiễn của luận án Cung cấp nguồn vật liệu để tiếp tục chọn tạo giống lúa có khả năng thích nghi cho vùng trồng lúa-tôm ven biển Đồng bằng sông Cửu Long. 14 CHƢƠNG 2 LƢỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung về vùng nghiên cứu 2.1.1 Đặc điểm chung của tỉnh Long An 2.1.1.1 Vị trí địa lý Tỉnh Long An nằm ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) và chiếm 8,74% diện tích của ĐBSCL. Tọa độ địa lý: 105o30'30'' đến 106o47'02'' kinh độ Đông và 10o23'40'' đến 110o2'00'' vĩ độ Bắc. Long An được hưởng nguồn nước của hai hệ thống sông Mekong và sông Đồng Nai. Tỉnh Long An có hai vùng canh tác lúa chính là vùng Đồng Tháp Mười và vùng Hạ. Các huyện Cần Giuộc, Cần Đước, Châu Thành, Tân Trụ là các huyện thuộc vùng Hạ của tỉnh Long An. Bốn huyện này nằm liền kề nhau, địa hình thấp, gần với cửa biển, có nhiều điểm tương đồng về điều kiện tự nhiên giữa các huyện. Vùng Hạ có hệ thống đê bao khép kín nên hạn chế được lũ lụt, có thể canh tác 2-3 vụ lúa/năm. Tuy nhiên, huyện Cần Giuộc và huyện Cần Đước nằm gần cửa sông hơn so với hai huyện còn lại nên tình hình nhiễm mặn đã diễn ra nghiêm trọng hơn. Về vị trí địa lý, vùng Hạ nằm ở phía Đông của tỉnh Long An, phía Bắc và phía Đông giáp với thành phố Hồ Chí Minh, phía Tây giáp các huyện Bến Lức và thành phố Tân An của cùng tỉnh, phía Nam giáp với các huyện Gò Công, Chợ Gạo của tỉnh Tiền Giang. Hình 2.1: Bản đồ hành chính tỉnh Long An 15 2.1.1.2 Đặc trưng về khí hậu Khí hậu vùng Hạ có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo và chia làm hai mùa rõ rệt. Ngoài các yếu tố nhiệt độ, ánh sáng và mưa thì các yếu tố khác như ẩm độ, lượng nước bốc hơi,… ít ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp. Ánh sáng và nhiệt độ Ánh sáng là nguồn năng lượng quan trọng cho cây quang hợp. Chế độ nắng khá dồi dào, trung bình 2.700 giờ/năm, từ 7-8 giờ/ngày. Số giờ nắng trung bình nhiều nhất vào các tháng đầu mùa mưa (tháng 1, 2, 3), ít nắng nhất vào các tháng giữa mùa mưa (tháng 7, 8, 9). Long An nằm trong nội chí tuyến Bắc bán cầu, cận xích đạo cho nên có nhiệt độ trung bình hàng tháng khá cao (27-28oC) và tương đối ổn định trong năm. Nhiệt độ cao nhất trong năm vào tháng 4 (31-32°C) và nhiệt độ thấp nhất vào tháng 1 (25,4°C). Mưa Tổng lượng mưa trung bình nhiều năm khoảng 1.900 mm/năm, tập trung vào các tháng 6, 7, 8, 9 và 10, chiếm khoảng 90% lượng nước mưa (khoảng 1.500-1.600 mm). Lượng mưa phân bố không đều trong năm: mùa mưa chiếm 85-90% lượng mưa cả năm. Trong mùa mưa, hầu như mưa chỉ tập trung cao nhất vào tháng 6, giảm dần vào tháng 7 và tháng 8, sau đó mưa nhiều trở lại vào tháng 9 và tháng 10, lượng mưa giảm nhanh vào tháng 11. Từ tháng 9 đến tháng 10 có lượng mưa lớn trùng với mùa lũ nên thường xảy ra ngập úng. Vào mùa khô, lượng mưa thấp, mưa ít nhất vào các tháng 2 và 3, vào thời điểm này hầu như không có mưa. Lượng nước bốc hơi ngược lại, cao ở mùa khô, làm đất bị nứt nẻ và tình trạng nhiễm mặn càng thêm phức tạp. Tình trạng khô hạn cũng tác động đến quá trình oxy-hóa các vùng đất phèn, dẫn đến diện tích đất phèn hoạt động cũng tăng mạnh. 2.1.1.3 Đặc điểm đất mặn ở tỉnh Long An Tỉnh Long An có 7 nhóm đất chính và chi tiết thành 15 đơn vị bản đồ đất (Bảng 2.1) (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2003). Số lượng quỹ đất đáng lưu ý là hai nhóm đất phèn và đất xám, có quy mô lớn nhất sau đó đến đất phù sa, còn lại đất cát, đất mặn. Đất mặn có khoảng 4.080 ha (0,91%), chủ yếu phân bố ở huyện gần biển Cần Đước, Cần Giuộc và dọc theo sông Vàm Cỏ. Đất chịu ảnh hưởng của mặn được phân chia ra các đơn vị bản đồ như sau: + Đất mặn nhiều: chiếm khoảng 182 ha (4,46% nhóm đất mặn). Đất bị mặn thời kỳ dài trong năm với độ mặn cao do thủy triều hoặc do đưa nước mặn vào nuôi tôm. + Đất mặn trung bình: có diện tích khoảng 1.916 ha (46,96% nhóm đất mặn), phân bố ở nơi có địa hình thấp ven sông. Đất có hàm lượng muối cao vào mùa khô. 16 + Đất mặn ít: khoảng 1.982 ha (48,58% nhóm đất mặn). Đất bị ảnh hưởng mặn ít, trong một thời gian ngắn vào mùa khô. Bảng 2.1: Các loại đất ở tỉnh Long An Tên đất I. Đất cát 1. Đất cát giồng II. Đất mặn 2. Đất mặn nhiều 3. Đất mặn trung bình 4. Đất mặn ít III. Đất phèn IIIa. Đất phèn tiềm tàng 5. Đất phèn tiềm tàng sâu-mặn trung bình 6. Đất phèn tiềm tàng nông 7. Đất phèn tiềm tàng sâu IIIb. Đất phèn hoạt động 8. Đất phèn hoạt động sâu-mặn trung bình 9. Đất phèn hoạt động nông 10. Đất phèn hoạt động sâu IV. Đất phù sa 11. Đất phù sa gley của hệ thống sông khác 12. Đất phù sa có tầng loang lổ của hệ thống sông khác V. Đất lầy và than bùn 13. Đất than bùn phèn VI. Đất xám 14. Đất xám trên phù sa cổ 15. Đất xám gley VII. Đất khác (lập líp) Đất líp Sông rạch Tổng cộng Ký hiệu tên đất Cz Mn M Mi Sp2M Sp1 Sp2 Sj2M Sj1 Sj2 Pg Pf Ts X Xg Vp Sông Diện tích (ha) 111 111 4.080 182 1.916 1.982 208.449 52.421 16.347 16.500 19.574 156.028 1.473 48.245 106.310 74.099 9.636 64.463 Tỷ lệ (%) 0,02 0,02 0,91 0,04 0,43 0,44 46,41 11,67 3,64 3,67 4,36 34,74 0,33 10,74 23,67 16,50 2,15 14,35 174 174 94.721 71.191 23.530 55.036 55.036 12.478 449.147 0,04 0,04 21,09 15,85 5,24 12,25 12,25 2,78 100,00 Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2003) Đặc điểm hình thái phẫu diện đất mặn Đất mặn có hình thái phẫu diện khá đặc trưng, tầng sâu trên 50 cm thường có màu nâu tím nhạt do ảnh hưởng mặn. Thành phần cơ giới trung bình và cấu trúc yếu. Đất mặn nặng: Đất còn non trẻ, do mức độ phân hóa phẫu diện chưa cao, thường có kiểu hình thái phẫu diện A, C hoặc đã hình thành tầng (Bt) với các đốm vệt nâu rỉ. Tầng A khá dày (20-35 cm), mức độ thành thục trung bình, thành phần cơ giới bùn sét lẫn cát mịn, không có cấu trúc, tiêu thoát 17 nước nhanh. Tầng C hiện diện nông (độ sâu 50-60 cm) thường có màu nâu xám hơi tím lẫn vệt cát biển mịn màu xám hay xám đen. Đất mặn trung bình và mặn ít: Mức độ đất phát triển rõ hơn; có kiểu hình thái phẫu diện A, B, C; nền đất thuần thục. Tầng A bị xáo trộn do canh tác lúa (Ap), có màu nâu sẫm, giàu hữu cơ hơn các tầng sâu, tầng mặt đất thường bị nứt nẻ khi khô. Đặc điểm lý hóa các loại đất mặn Đất mặn có pHH2O khá cao ở tầng mặt (pHH2O=7,4-8) và thấp hơn ở tầng dưới sâu (pHH2O=6,8-7,5). Giá trị pH đo được khi oxy-hóa đất bằng H2O2 không chênh lệch nhiều so với pHH2O (∆pH<1,2). Ở một số phẫu diện đất có sự hạ thấp pH ở các tầng đất sâu trên 80 cm do có lẫn các chất hữu cơ bán phân hủy. Các loại đất mặn trong tỉnh đều có hàm lượng chất hữu cơ khá cao, mức độ phân hủy chậm, các chất đạm, các chất tổng số ở mức trung bình đến giàu nhưng chất dễ tiêu thì ở mức nghèo đến trung bình, thành phần cơ giới thịt nặng đến sét. Vào mùa mưa, do sự rửa trôi của nước mưa nên ảnh hưởng mặn ở tầng mặt có giảm. Tuy ảnh hưởng mặn ở tầng đất mặt có giảm nhưng ở tầng đất sâu thì các chỉ số Cl-, EC1:5 và T.M.T vẫn còn cao, nó sẽ góp phần gây mặn tầng đất mặt vào mùa khô. 18 Bảng 2.2: Một số đặc điểm lý hóa của đất mặn tỉnh Long An Chất Chất tổng số (%) Tầng đất ClpHH2O hữu cơ (cm) (%) N P2O5 K2O (%) Đất mặn nặng Ap: 0-25 6,5 2,8-5,5 0,150 0,112 1,270 0,68 A(B): 25-50 7,2 2,4-4,4 0,131 0,126 1,305 0,82 Cr1: 50-90 7,5 1,7-4,1 0,121 0,123 1,295 0,84 Cr2: >90 7,4 1,2-3,4 0,084 0,109 1,324 2,42 Đất mặn trung bình Ap: 0-25 6,2 3,5-7,5 0,184 0,160 1,375 0,14 Bg: 25-50 6,5 2,6-6,3 0,180 0,170 1,374 0,25 Cr1: 50-90 6,8 1,0-4,7 0,112 0,161 1,143 0,29 Cr2: >90 7,2 1,4-2,6 0,084 0,126 1,262 0,38 Đất mặn ít Ap: 0-25 6,1 3,0-6,5 0,188 0,089 1,282 0,13 Bs: 25-50 6,0 2,1-5,5 0,163 0,152 1,268 0,16 Bc: 50-90 6,3 1,5-3,6 0,115 0,105 1,271 0,18 Cr: >90 5,8 1,6-3,5 0,115 0,117 1,278 0,18 Nguồn: Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (2003) 19 EC1:5 T.M.T (mS/cm) (%) Thành phần cơ giới Sét Thịt Cát 3,11 3,64 3,79 3,55 1,09 1,13 1,37 1,19 40,0 43,4 44,9 43,0 36,9 34,9 33,8 35,3 23,1 21,7 21,3 21,7 0,93 1,88 1,70 1,81 0,33 0,48 0,58 0,62 51,5 53,7 47,5 48,6 25,3 27,0 29,3 31,2 23,2 19,3 23,2 20,2 0,81 0,85 0,89 1,12 0,29 0,33 0,35 0,42 57,3 58,7 54,4 54,6 20,2 18,9 21,7 24,2 22,7 22,4 22,9 21,2 2.1.1.4 Tình hình xâm nhập mặn ở Long An Sự phân bố đất mặn không đồng đều nhau ở tỉnh Long An và phân bố ở các huyện vùng Hạ tỉnh Long An. Mức độ nhiễm mặn cũng không giống nhau ở các huyện này. Nước biển từ biển Đông dễ dàng chảy vào nội địa vùng Hạ của Long An qua cửa sông Soài Rạp. Hai huyện Cần Giuộc và Cần Đước với hệ thống sông rạch chằng chịt nên quy mô nguồn nước mặt khá lớn. Bên cạnh đó, hai huyện này nằm gần biển Đông và sông Soài Rạp hơn nên mặn dễ dàng xâm nhập vào và độ mặn cao hơn hai huyện Tân Trụ và Châu Thành. Không chỉ thế, do được cung cấp nước ngọt từ hồ Dầu Tiếng nên tình hình nhiễm mặn ở hai huyện Tân Trụ và Châu Thành có phần giảm nhẹ so với Cần Giuộc và Cần Đước. Tuy nhiên, tình hình nhiễm mặn của đất cũng không phân bố đều trong huyện mà chủ yếu phụ thuộc vào vị trí của nó so với các con sông. Các vùng ven sông thì có mức độ nhiễm mặn cao hơn những vùng cách xa sông hơn, do xa sông nên các vùng đất này ít chịu tác động của nước mặn được các con sông dẫn từ biển vào. Bên cạnh đó, vùng đất trong đê cũng được bảo vệ khi nước mặn từ biển đi vào, làm cho vùng đất này cũng phần nào giảm bớt được mức độ nhiễm mặn của đất. Sư phân bố các loại đất ở vùng Hạ tỉnh Long An được thể hiện ở Hình 2.2. Hình 2.2: Bản đồ đất vùng Hạ tỉnh Long An Trong mùa khô, lưu lượng sông Cửu Long trước năm 1975, khoảng 2.000 m3/s, so với lưu lượng tháng 9, 10 là 40.000 m3/s. Thời gian gần đây, trong mùa khô, nó không đạt tới 1.800 m3/s. Ở vụ lúa Đông-Xuân hiện nay, tức là vào mùa khô, Thái Lan đang mở rộng diện tích lúa ở vùng Đông Bắc Thái Lan, họ cũng lấy nước sông Cửu Long. Đến Lào, Nam Lào cũng như Viêng Chăn đều bơm nước sông Cửu Long để tưới cho vụ này. Ở Campuchia, diện tích trồng lúa mùa khô cũng đã được phát triển mạnh. Trước đây chỉ có Việt Nam là quốc gia sử dụng nước sông Cửu Long trong mùa khô, còn bây 20