BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
---------o0o---------
ĐẶNG HOÀNG HÀ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI NƯỚC
ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT, BỘ RỄ, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT
TRIỂN GIỐNG LÚA KHANG DÂN 18 TẠI THÁI NGUYÊN
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG
THÁI NGUYÊN - 2016
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
---------o0o---------
ĐẶNG HOÀNG HÀ
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ TƯỚI NƯỚC
ĐẾN MÔI TRƯỜNG ĐẤT, BỘ RỄ, SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT
TRIỂN GIỐNG LÚA KHANG DÂN 18 TẠI THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Khoa học cây trồng
Mã số: 62.62.01.10
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CÂY TRỒNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. Hoàng Văn Phụ
2. PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh
THÁI NGUYÊN - 2016
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan, đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết
quả nêu trong luận án là trung thực và chưa ai công bố trong bất kỳ công trình
nghiên cứu nào khác. Mọi trích dẫn trong luận án đều có nguồn gốc rõ ràng.
Ngày
/ 09 /2016
Nghiên cứu sinh
Đặng Hoàng Hà
1
LỜI CẢM ƠN
Luận án được hoàn thành với sự giúp đỡ của nhiều cá nhân và cơ quan
nghiên cứu. Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS. Hoàng Văn Phụ,
PGS.TS. Nguyễn Tuấn Anh với cương vị là người hướng dẫn khoa học đã có
nhiều đóng góp to lớn trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin
trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên,
Lãnh đạo và tập thể giảng viên phòng Đào tạo, Khoa Nông học trường Đại học
Nông Lâm và Khoa Quốc tế - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện về cơ sở
vật chất và tinh thần, thời gian để tôi hoàn thành nghiên cứu của mình.
Tôi không thể hoàn thành luận án này nếu không có sự hỗ trợ của bố mẹ,
vợ, các con, và gia đình tôi về tinh thần và vật chất. Tôi cũng nhận được sự động
viên khích lệ của bạn bè đã giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện nghiên cứu của
mình.
Luận án này tôi xin dành thay lời cảm ơn tới tất cả các Thầy, Cô, đồng
nghiệp, bạn bè và gia đình với tình cảm trân trọng nhất.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ quý báu đó!
Thái Nguyên, ngày
/ 9 /2016
Nghiên cứu sinh
Đặng Hoàng Hà
2
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN.......................................................................................................ii
MỤC LỤC...........................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ.........................................................xi
MỞ ĐẦẦU................................................................................................................1
1.1. Tính cấấp thiếất của đếề tài.................................................................................................. 1
1.2. Mục tiếu nghiến cứu của đếề tài.....................................................................................2
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiếễn của đếề tài..................................................................2
1.3.1. Ý nghĩa khoa học.........................................................................................2
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn.........................................................................................2
1.4. Điểm mới của đếề tài......................................................................................3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU......................................................................4
1.1. Cơ sở khoa học và thực tiếễn của đếề tài.....................................................................4
1.2. Đặc điểm hình thái, giải phấễu và sinh lý c ủa b ộ rếễ lúa .....................................4
1.2.1. Đặc điểm hình thái rếễ..............................................................................4
1.2.1.1. Hình thái rễ lúa........................................................................................5
1.2.1.2. Đặc điểm cấu tạo của rễ lúa....................................................................6
1.2.2. Đặc điểm sinh lý của bộ rễ lúa..................................................................8
1.2.2.1. Một số nghiên cứu về bộ rễ và chức năng hấp thụ nước.........................8
1.2.2.2. Rễ lúa và chức năng hấp thụ chất dinh dưỡng........................................8
1.2.2.3. Rễ cây và chức năng neo giữ..................................................................9
1.2.3. Ảnh hưởng của yếu tố di truyền đến sinh lý rễ lúa...................................9
1.2.4. Các đặc điểm hình thái và sinh lý của rễ ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát
triển lúa....................................................................................................10
1.3. Điếều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đếấn sinh trưởng và chức năng sinh lý
của rếễ lúa ....................................................................................................................... 10
1.3.1. Ảnh hưởng của chếấ độ tưới nước tới đấất trồềng lúa...........................10
1.3.2. Ảnh hưởng của các chếấ độ nước tới phát triển rếễ.......................................12
1.3.3. Ảnh hưởng của các chếấ độ nước tới sinh trưởng, năng suấất lúa .........14
1.3.4. Các yếấu tồấ ảnh hưởng đếấn sinh trưởng của rếễ....................................17
1.3.4.1. Yếấu tồấ vật lý..........................................................................................17
3
1.3.4.2. Yếấu tồấ hóa học......................................................................................19
1.3.4.3. Kyễ thuật canh tác.................................................................................25
1.4. Mồấi liến hệ của rếễ lúa với sinh trưởng và phát triển c ủa lúa .....................29
1.4.1. Giai đoạn mạ..........................................................................................29
1.4.2. Mồấi liến hệ của rếễ với đẻ nhánh và phát triển của thấn lá .................29
1.4.3. Mồấi quan hệ của rếễ với các yếấu tồấ cấấu thành năng suấất......................31
1.4.3.1. Số nhánh hữu hiệu (số bông/khóm, số bông/m2)..................................31
1.4.3.2. Số hạt và tỷ lệ hạt chắc..........................................................................31
1.4.3.3. Khối lượng 1000 hạt.............................................................................32
1.4.3.4. Năng suất...............................................................................................33
1.4.3.5. Hệ số kinh tế và tỷ lệ rễ/thân lá.............................................................35
1.4.4. Mối quan hệ của rễ với khả năng chịu chống chịu..................................35
1.4.4.1. Chịu lạnh...............................................................................................35
1.4.4.2. Chịu hạn................................................................................................36
1.4.4.3. Chịu úng................................................................................................37
1.4.4.4. Chồấng đổ...............................................................................................38
1.5. Kếất luận rút ra từ phấền tổng quan tài liệu..........................................................39
CHƯƠNG II. ĐỐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...........40
2.1. Đồấi tượng, phạm vi, địa điểm, thời gian nghiến cứu ........................................40
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu................................................................................40
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu...................................................................................40
2.1.2.1. Nội dung:................................................................................................40
2.1.2.2. Địa điểm nghiên cứu:.............................................................................40
2.1.2.3. Thời gian thực hiện thí nghiệm..............................................................40
2.2. Nội dung nghiến cứu....................................................................................................... 40
2.3. Phương pháp nghiến cứu.............................................................................................. 41
2.3.1. Khung phương pháp nghiên cứu...............................................................41
2.3.2. Bố trí thí nghiệm........................................................................................41
2.3.3. Phương pháp theo dõi các chỉ tiếu và phấn tích mấễu....................................51
2.3.4. Phương pháp phấn tích sồấ liệu...............................................................................54
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN..........................55
3.1. Sự ảnh hưởng của chếấ độ nước khác nhau đếấn mồi trường đấất lúa .....55
3.1.1. Chế độ nước ảnh hưởng đến dung trọng đất lúa.....................................55
4
3.1.2. Chế độ nước ảnh hưởng đến vi sinh vật đất lúa......................................55
3.1.3. Chế độ nước ảnh hưởng đến hóa tính đất lúa..........................................58
3.2. Chếấ độ nước ảnh hưởng đếấn sự phát triển của bộ rếễ lúa và mồấi quan
hệ giữa mồi trường với sự phát triển của bộ rếễ ở các chếấ độ n ước
khác nhau....................................................................................................................... 62
3.2.1. Sinh trưởng của mạ dưới các chế độ nước khác nhau (thí nghiệm 1).....63
3.2.2. Sinh trưởng của bộ rễ lúa sau cấy dưới các chế độ nước khác nhau (thí
nghiệm 2)................................................................................................65
3.2.2.1. Số rễ......................................................................................................65
3.2.2.2. Chiều dài rễ...........................................................................................66
3.2.2.3. Đường kính rễ.......................................................................................68
3.2.2.4. Khối lượng rễ qua các thời kỳ...............................................................70
3.2.2.5. Phân bố rễ trong đất qua các thời kỳ.....................................................72
3.2.3. Tương quan giữa mồi trường đấất với bộ rếễ lúa............................................78
3.3. Ảnh hưởng của chếấ độ nước đếấn sinh trưởng của cấy lúa và mồấi quan
hệ giữa các chỉ tiếu rếễ với sinh trưởng của cấy lúa ở các chếấ đ ộ nước
khác nhau....................................................................................................................... 84
3.3.1. Ảnh hưởng của chếấ độ nước đếấn khả năng đẻ nhánh của cấy lúa....84
3.3.2. Ảnh hưởng của chếấ độ tưới nước đếấn chiếều cao của cấy lúa.............85
3.3.3. Tích lũy chất khô của thân lúa................................................................85
3.3.4. Tích lũy chất khô của lá lúa....................................................................87
3.3.5. Tổng tích lũy chất khô của lúa................................................................88
3.3.6. Tỷ lệ khối lượng rễ với khối lượng chất khô trên mặt đất......................90
3.3.7. Tương quan giữa sự phát triển của bộ rễ và sinh trưởng thân lá của lúa 92
3.4.
Ảnh hưởng của chế độ nước khác nhau đến yếu tố cấu thành năng suất,
năng suất lúa và mối quan hệ giữa rễ với năng suất, sinh trưởng thân lá
với năng suất.......................................................................................... 97
3.4.1. Các yếấu tồấ cấấu thành năng suấất lúa.......................................................................97
3.4.2. Năng suấất lúa.................................................................................................................. 98
3.4.3. Tương quan giữa sự phát triển của rễ và các yếu tố cấu thành năng suất
lúa............................................................................................................99
3.4.4. Tương quan giữa sinh trưởng và các yếu tố cấu thành năng suất lúa...107
3.5. Sự tương tác giữa chếấ độ nước và phương pháp làm cỏ ảnh hưởng
đếấn bộ rếễ và sinh trưởng năng suấất lúa (thí nghiệm 4).........................111
3.5.1. Số rễ.......................................................................................................113
5
3.5.2. Chiều dài rễ...........................................................................................115
3.5.3. Đường kính rễ........................................................................................116
3.5.4. Khối lượng rễ........................................................................................117
3.5.5. Phân bố rễ lúa qua các tầng đất.............................................................119
3.5.6. Ảnh hưởng của chế độ nước và phương pháp làm cỏ đến khả năng tích
lũy chất khô của lúa...............................................................................122
3.5.7. Ảnh hưởng của chế độ nước và phương pháp làm cỏ đến các yếu tố cấu
thành năng suất và năng suất lúa...........................................................123
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ...............................................................................127
KÊỐT LUẬN................................................................................................................................... 127
ĐÊẦ NGHỊ...................................................................................................................................... 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................129
Tiếấng Việt.................................................................................................................................... 129
Tiếấng Anh.................................................................................................................................... 131
6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
CT
Chữ được viết tắt
Cồng thức
SR
Sồấ rếễ/khóm
DR
Chiếều dài rếễ/khóm
DKR
Đường kính rếễ lúa
PR
Tổng khồấi lượng rếễ lúa
Pr1
Khồấi lượng rếễ lúa tấềng đấất từ 0-5cm
Pr2
Khồấi lượng rếễ lúa tấềng đấất từ 5-15cm
Pr3
Khồấi lượng rếễ lúa tấềng đấất từ 15-25cm
pH
Giá trị pHKCl
OM
Hàm lượng hữu cơ trong đấất
Nts
Hàm lượng đạm tổng sồấ
Pts
Hàm lượng lấn tổng sồấ
Kts
Hàm lượng kali tổng sồấ
CEC
Khả năng trao đổi ion
Vts
Vi sinh vật tổng sồấ
Vhk
Vi sinh vật hiếấu khí
Vkk
Vi sinh vật kỵ khí
CC
Chiếều cao cấy
NH
Sồấ nhánh
Pl
Khồấi lượng lá
Pt
Khồấi lượng thấn
Ptl
Khồấi lượng thấn lá
Pts
Tổng khồấi lượng chấất khồ tích lũy
P1000
NS
Khồấi lượng 1000 hạt
Năng suấất
7
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1: Dung trọng đấất
Bảng 3.2: Một sồấ chỉ tiếu hóa tính của đấất qua các thời kỳ
Bảng 3.3: Sinh trưởng của rếễ và các chỉ tiếu thấn lá m ạ
Bảng 3.4: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các yếấu tồấ đấất giai
đoạn đẻ nhánh
Bảng 3.5: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các yếấu tồấ đấất giai
đoạn làm đòng
Bảng 3.6: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các yếấu tồấ đấất giai
đoạn trồễ
Bảng 3.7: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các yếấu tồấ đấất giai
đoạn chín sữa
Bảng 3.8: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các yếấu tồấ đấất giai
đoạn chín
Bảng 3.9: Sồấ nhánh qua các giai đoạn
Bảng 10: Chiếều cao cấy lúa qua các giai đoạn
Bảng 3.11: Tổng tích lũy chấất khồ của thấn qua các giai đo ạn
Bảng 3.12: Tổng tích lũy chấất khồ của lá qua các giai đo ạn
Bảng 3.13: Tổng tích lũy chấất khồ qua các giai đoạn
Bảng 3.14: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các chỉ tiếu sinh
trưởng giai đoạn đẻ nhánh
Bảng 3.15: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các chỉ tiếu sinh
trưởng giai đoạn làm đòng
Bảng 3.16: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các chỉ tiếu sinh
trưởng giai đoạn trồễ
Bảng 3.17: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các chỉ tiếu sinh
trưởng giai đoạn chín sữa
Bảng 3.18: Hệ sồấ tương quan các yếấu tồấ rếễ với các chỉ tiếu sinh
trưởng giai đoạn chín
Bảng 3.17: Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất
Bảng 3.20: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn đẻ nhánh
8
Tran
g
56
59
64
82
82
83
83
84
85
86
87
89
90
94
95
96
97
98
99
101
Bảng 3.21: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn làm đòng
Bảng 3.22: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn trồễ
Bảng 3.23: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn chín sữa
Bảng 3.24: Hệ số tương quan giữa các chỉ tiêu rễ với các yếu tố cấu
thành năng suất ở giai đoạn chín
Bảng 3.25: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố
cấu thành năng suất giai đoạn đẻ nhánh
Bảng 3.26: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố
cấu thành năng suất giai đoạn làm đòng
Bảng 3.27: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố
cấu thành năng suất giai đoạn trồễ
Bảng 3.28: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố
cấu thành năng suất giai đoạn chín sữa
Bảng 3.29: Hệ số tương quan các chỉ tiêu sinh trưởng với các yếu tố
cấu thành năng suất giai đoạn chín
Bảng 3.30: Nhiệt độ, ẩm độ và sồấ giờ năấng tại huyện Phú bình, tỉnh
Thái Nguyến
Bảng 3.31: Sồấ rếễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác động c ủa chếấ
độ nước và phương pháp làm cỏ
Bảng 3.32: Chiếều dài rếễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác đ ộng
của chếấ độ nước và phương pháp làm cỏ
Bảng 3.33: Đường kính rếễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác
động của chếấ độ nước và phương pháp làm cỏ
Bảng 3.34: Khồấi lượng rếễ qua các thời kỳ sinh trưởng dưới tác
động của chếấ độ nước và phương pháp làm cỏ
Bảng 3.35: Khồấi lượng rếễ lúa ở tấềng đấất từ 0-5cm qua các th ời kỳ
sinh trưởng dưới tác động của chếấ độ nước và phương pháp làm
cỏ
Bảng 3.36: Khồấi lượng rếễ lúa ở tấềng đấất từ 5-15cm qua các th ời kỳ
sinh trưởng dưới tác động của chếấ độ nước và phương pháp làm
cỏ
Bảng 3.37: Khồấi lượng rếễ lúa ở tấềng đấất từ 15-25cm qua các th ời
9
102
103
104
105
109
110
111
112
113
114
116
118
119
120
121
123
124
kỳ sinh trưởng dưới tác động của chếấ độ nước và phương pháp
làm cỏ
Bảng 3.38: Tổng tích lũy chấất khồ của cấy lúa qua các thời kỳ sinh
trưởng dưới tác động của chếấ độ nước và phương pháp làm cỏ
Bảng 3.39: Năng suấất và các yếấu tồấ cấấu thành năng suấất d ưới tác
động của chếấ độ nước và phương pháp làm cỏ
10
125
126
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼẼ VÀ ĐỒỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ mồ tả bộ rếễ lúa bị ảnh hưởng dưới tác động của
nước và các yếấu tồấ trong mồi trường đấất
Hình 1.2. Hình thái rếễ lúa
Hình 1.3. Cấu tạo mặt cắt ngang rễ lúa
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 1
Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 2
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm 4
Hình 3.1. Số lượng vi sinh vật của các công thức qua các thời kỳ
Hình 3.2. Số lượng rễ lúa qua các thời kỳ
Hình 3.3. Tổng chiều dài rễ lúa qua các thời kỳ
Hình 3.4. Trung bình đường kính rễ qua các thời kỳ
Hình 3.5. Tổng khối lượng rễ lúa qua các thời kỳ
Hình 3.6. Khối lượng rễ lúa tại tầng đất từ 0-5cm qua các thời kỳ
Hình 3.7. Khối lượng rễ lúa tại tầng đất từ 5-15cm qua các thời kỳ
Hình 3.8. Khối lượng rễ lúa tại tầng đất từ 15-25cm qua các thời kỳ
Hình 3.9. Tỷ lệ khối lượng rễ trên khối lượng chất khô thân, lá lúa qua
các giai đoạn
Hình 3.10. Mối tương quan giữa số rễ và năng suất qua các thời kỳ
Hình 3.11. Mối tương quan giữa khối lượng rễ và năng suất qua các
thời kỳ
Hình 3.12. Lượng mưa, số ngày mưa từ tháng 1 đến 10/6/2015
11
Trang
4
6
7
42
44
47
49
57
66
68
70
71
73
75
76
92
107
108
115
MỞ ĐẦỒU
1.1. Tính cấấp thiếất của đếề tài
Lúa là loại cấy trồềng quan trọng cung cấấp lương thực cho hơn một
nửa thếấ giới. Trến thếấ giới có hai loài lúa trồềng được xác định từ thời cổ đại
cho đếấn ngày nay, đó là loài lúa trồềng chấu Á (Oryza sativa) và loài lúa trồềng
chấu Phi (Oryza glaberrima). Tùy theo giồấng lúa và mùa vụ, thời gian sinh
trưởng từ lúc cấấy đếấn khi thu hoạch khoảng từ 95- 145 ngày (Lế Anh Tuấấn,
2012).
Bộ rếễ có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình trao đ ổi chấất c ủa
cấy lúa, nó thực hiện các hoạt động như hút nước, dinh dưỡng, muồấi
khoáng và có vai trò vận chuyển nước, dinh dưỡng trong thấn cấy lúa
(Bridgit et al, 2002). Sự trao đổi chấất của cấy lúa đóng góp khồng ch ỉ s ự sinh
trưởng của thấn lá, khả năng chồấng chịu sấu bệnh mà còn có ảnh hưởng
trực tiếấp đếấn năng suấất và chấất lượng gạo.
Cấy lúa lấấy chấất dinh dưỡng chủ yếấu nhờ vào rếễ. Vì vậy, các yếấu tồấ bến
ngoài như nhiệt độ, ánh sáng, chếấ độ nước, pH, vi sinh vật... có ảnh hưởng
lớn đếấn bộ rếễ. Tùy theo mức độ mà ảnh hưởng trực tiếấp đếấn hoạt động c ủa
hệ thồấng rếễ lúa và ảnh hưởng đếấn sự phát triển và năng suấất lúa.
Trong thực tếấ cấy lúa chỉ khoẻ mạnh và cho năng suấất cao khi cấy có
bộ rếễ khoẻ mạnh, phát triển tồất, cấy đẻ nhiếều nhánh và đẻ tập trung giai
đoạn đấều, có nhiếều bồng / đơn vị diện tích và t ỷ l ệ h ạt chăấc trến bồng cao.
Do đó, việc đảm bảo cấy lúa đạt được năng suấất cao, bến cạnh sự phát triển
của lá, thấn thì sự phát triển của bộ rếễ đóng vai trò vồ cùng quan trọng
trong việc cung cấấp đủ dinh dưỡng và nước cho cấy phát triển đồềng thời
giảm thiểu những thiệt hại do việc đổ gấễy gấy ra.
Mồi trường đấất có các yếấu tồấ như dinh dưỡng, kếất cấấu đấất, ồ xy, vi sinh
vật, pH, nước …. Trong đó nước có vai trò quan trọng trong việc giúp cấy
trồềng hấấp thụ dinh dưỡng trong đấất (Nguyếễn Đình Mạnh, 2004).
Nước có ảnh hưởng đếấn sự phát triển của bộ rếễ. Cùng một giồấng lúa
canh tác ở các điếều kiện tưới nước khác nhau bộ rếễ seễ phát triển khác nhau.
Chếấ độ tưới nước với khồấi lượng, thời gian tưới cũng là yếấu tồấ ảnh hưởng
đếấn sự phát triển của bộ rếễ.
1
Nước khồng chỉ ảnh hưởng đếấn sự phát triển của bộ rếễ mà còn ảnh
hưởng đếấn sự sinh trưởng, phát triển của thấn, lá và năng suấất lúa. Sinh lý
ruộng lúa năng suấất cao là quá trình đảm bảo sự phát tri ển c ủa các cá th ể
và của quấền thể đảm bảo quá trình quang hợp, hồ hấấp, khả năng hấấp th ụ
dinh dưỡng phục vụ cho quang hợp tồất. Để đáp ứng được nhu cấều dinh
dưỡng cho cấy sinh trưởng phát triển, yếu cấều cấy phải có bộ rếễ tồất và khỏe
hấấp thu tồất dinh dưỡng trong mồi trường đấất.
Tập quán canh tác lúa truyếền thồấng thường đặc trưng b ởi gi ữ nước
liến tục. Trong bồấi cảnh biếấn đổi khí hậu nước ngọt trở nến ngày càng khan
hiếấm, đồềng thời yếu cấều bảo vệ mồi trường nồng nghiệp đòi hỏi ph ải có bi ện
pháp sử dụng nước hiệu quả và hợp lý.
Hiện nay do biếấn đổi khí hậu nến điếều kiện vếề n ước phục v ụ nồng
nghiệp trở nến khó khăn trong đó cấy lúa yếu cấều lượng nước lớn. Vi ệc
nghiến cứu mồấi quan hệ ảnh hưởng của nước đếấn các yếấu tồấ mồi trường
đấất làm ảnh hưởng đếấn sự sinh trưởng phát triển của bộ rếễ lúa và sinh
trưởng thấn lá, năng suấất là vấấn đếề cấền thiếất, làm cơ sở cho đếề xuấất bi ện
pháp kyễ thuật canh tác hợp lý nhăềm nấng cao năng suấất cấy lúa. V ới lý do
trến chúng tồi thực hiện đếề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của chêế độ tưới
nước đêến môi trường đấết, bộ rêễ, sinh trưởng và phát triển giôếng lúa
Khang dấn 18 tại Thái Nguyên”.
1.2. Mục tiếu nghiến cứu của đếề tài
Xác định ảnh hưởng của chếấ độ nước tưới khác nhau đếấn các chỉ sồấ
mồi trường đấất, sinh trưởng của bộ rếễ và mồấi quan hệ giữa mồi trường đấất
với sự phát triển của bộ rếễ, khả năng sinh trưởng, năng suấất qua các giai
đoạn sinh trưởng phát triển của cấy lúa nhăềm xấy dựng chếấ độ tưới nước
thích hợp góp phấền nấng cao năng suấất và hi ệu qu ả kinh tếấ trong s ản xuấất,
bảo vệ mồi trường.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiếễn của đếề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
Tìm hiểu được mồấi quan hệ giữa sự sinh trưởng phát triển của rếễ lúa
dưới tác động của các chếấ độ nước khác nhau với các chỉ tiếu lý, hóa, sinh
2
của đấất làm cơ sở khoa học cho việc xác định chếấ độ nước tưới tiếu hợp lý
nhăềm tăng năng suấất lúa và hiệu quả sản xuấất, bảo vệ mồi tr ường.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiếễn
Kếất quả nghiến cứu của đếề tài được áp dụng trến thực tếấ giúp ng ười
trồềng lúa có kyễ thuật tưới tiếu hợp lý và phù hợp với sự sinh tr ưởng phát
triển của cấy lúa làm tăng hiệu quả sản xuấất bảo vệ mồi trường.
Kếất quả nghiến cứu xác định được mồấi quan hệ giữa tác động của chếấ
độ nước đếấn sự phát triển của bộ rếễ, sinh trưởng của thấn lá và năng suấất.
Xác định sự phấn bồấ rếễ trong đấất ở các thời kỳ sinh trưởng chính c ủa cấy lúa
để có các đếề xuấất nghiến cứu biện pháp kyễ thuật giúp cho cấy lúa phát tri ển
tồất nhấất.
Từ kếất quả nghiến cứu các quy trình kyễ thuật để áp dụng vào sản xuấất
thực tếấ nhăềm chồấng biếấn đổi khí hậu và tăng hiệu quả sản xuấất.
1.4. Điểm mới của đếề tài
- Đếề tài đã xác định được chếấ độ nước ảnh hưởng đếấn mồi trường đấất và có
mồấi quan hệ giữa các yếấu tồấ mồi trường ảnh hưởng đếấn sự phát tri ển c ủa
bộ rếễ, sinh trưởng và năng suấất lúa ở các thời kỳ chính của cấy lúa.
- Đếề tài đã xác định được mồấi quan hệ giữa sự phát triển c ủa bộ rếễ ở các
chếấ độ tưới nước khác nhau với sự sinh trưởng, phát triển của thấn lá,
năng suấất và các yếấu tồấ cấấu thành năng suấất ở các giai đo ạn sinh tr ưởng
chính của cấy lúa giồấng Khang dấn 18.
- Đếề tài đã xác định được mồấi quan hệ giữa sự sinh trưởng phát tri ển c ủa
thấn lá bị ảnh hưởng dưới tác động của các chếấ độ tưới nước khác nhau
với năng suấất và các yếấu tồấ cấấu thành năng suấất
- Đếề tài đã nghiến cứu ảnh hưởng tương tác giữa chếấ độ nước và phương
pháp làm cỏ khác nhau đếấn sự phát triển của bộ rếễ, sinh trưởng, năng suấất
lúa.
3
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1.
Cơ sở khoa học và thực tiếễn của đếề tài
Để thực hiện nghiến cứu chúng tồi đưa ra khung khái niệm nghiến c ứu
nhăềm xác định các yếấu tồấ có ảnh hưởng trực tiếấp và gián tiếấp đếấn sinh
trưởng của bộ rếễ lúa như sau:
Mồi trường đấất ảnh hưởng đếấn bộ rếễ lúa
Môi trường đất
Nước
Độ chặt đất
Nước
Dinh dưỡng dễ tiêu
Bộ rễ lúa
lúa
pH
Ô xy
Vi sinh vật
Dinh dưỡng
tổng số
Hình 1.1 Sơ đồề mồ tả bộ rếễ lúa bị ảnh hưởng dưới tác động c ủa nước
và các yếấu tồấ trong mồi trường đấất
Nước ảnh hưởng đếấn mồi trường đấất và ảnh hưởng đếấn lý tính như
kếất cấấu, độ chặt của đấất, độ pH, dinh dưỡng tổng sồấ và dinh d ưỡng dếễ tiếu
trong đấất ( N, P, K), vi sinh vật đấất và quá trình cồấ đ ịnh/chuy ển hóa dinh
dưỡng do vi sinh vật đấất thực hiện do đó seễ ảnh hưởng đếấn kh ả năng sinh
trưởng của bộ rếễ cũng như ảnh hưởng gián tiếấp đếấn sinh trưởng và năng
suấất của cấy lúa.
1.2. Đặc điểm hình thái, giải phấễu và sinh lý của bộ rếễ lúa
1.2.1. Đặc điểm hình thái rêễ
Hình thái bến ngoài và cấấu tạo bến trong của rếễ các loài th ực v ật rấất
đa dạng, nó phụ thuộc vào chức năng sinh lý của cấy và thích ứng v ới mồi
4
trường xung quanh. Theo Yoshida (1985), chiếều dài của rếễ lúa tại th ời kỳ trồễ
có thể đạt 15 đếấn 34 km trến một m2 đấất đồấi với cấy lúa nương. Bến cạnh
những hình thái đặc trưng rếễ lúa cũng mang những nét t ương đồềng v ới các
loại rếễ cấy một lá mấềm khác. Chính vì vậy, hình thái của rếễ cấy m ột lá mấềm
cũng như hình thái riếng của cấy lúa được trình bày dưới đấy seễ đem l ại cái
nhìn tổng quát hơn khi đi sấu vào tìm hiểu hình thái rếễ lúa.
1.2.1.1. Hình thái rếễ lúa
Rếễ là cơ quan chủ yếấu trong việc hấấp thụ nước và chấất dinh dưỡng để
chuyển lến các cơ quan phía trến, nhờ đó cấy trồềng có thể phát tri ển và đ ạt
năng suấất theo mong muồấn. Rếễ lúa thuộc loại rếễ chùm, có cấấu t ạo s ơ cấấp, sau
khi lúa nảy mấềm, rếễ mấềm xuấất hiện, tồền tại 5 - 7 ngày rồềi rụng đi. T ừ các đồất
trến thấn mọc ra các rếễ phụ, phát triển nhanh tạo thành rếễ chùm, ăn nồng.
Trong thời gian sinh truởng sồấ luợng và khồấi lu ợng rếễ tăng dấền t ừ cấấy, đ ẻ
nhánh, làm đòng và đạt cao nhấất lúc trồễ bồng, gi ảm dấền đếấn khi lúa chín. Rếễ
lúa hút nuớc, dinh dưỡng nhiếều nhấất là thời kỳ làm đòng và trồễ bồng. Giai
đoạn sinh truởng dinh dưỡng rếễ lúa ăn nồng chủ yếấu tập trung ở tấềng đấất 010 cm. Khi cấy lúa buớc sang giai đoạn sinh truởng sinh th ực, rếễ lúa phát
triển mạnh vếề sồấ luợng, khồấi luợng và có thể ăn sấu xuồấng tấềng đấất 30 50cm để hấấp thu dinh duỡng ở tấềng đấất sấu và giữ cho cấy bám chăấc vào đấất,
tránh đổ gấễy khi mang đòng.
Hệ thồấng rếễ lúa là một hệ thồấng rếễ xơ, có thể chia ra làm 3 nhóm: rếễ
mấềm (seminal root) - rếễ mọc ra đấều tiến sau khi hạt n ảy mấềm, rếễ tr ụ
(mesocotyl root) - trục giữa các măất của lá bao mấềm và nếền của gồấc tự do và
rếễ nút (nodal root) - rếễ sau phồi. Các rếễ bến seễ m ọc ra t ừ 3 nhóm rếễ trến
(Gowda et al, 2011). Ba loại rếễ trến khác nhau vếề giải phấễu, nguồền gồấc và
chức năng. Rếễ mấềm phát triển 3 tới 5 cm chiếều dài sau khi nảy mấềm. Trong
cấy lúa, chỉ có một rếễ mấềm hoặc rếễ phồi và nó là rếễ dài nhấất tr ước th ời kì ra
lá thứ ba (Zhang et al, 2001). Nói chung, rếễ mấềm có kh ả năng hấấp th ụ kém và
vai trò của chúng bị giới hạn trong việc hút nước, chấất dinh dưỡng trong
giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng của cấy.
Các rếễ trụ được lớn lến từ trục trung diệp (trục giữa các măất c ủa lá
bao mấềm và nếền của gồấc tự do).
Các rếễ nút là các rếễ sau phồi, chúng mọc lến từ các măất trến nếền c ủa
5
thấn chính và chồềi rếễ, mọc sấu trong đấất và tạo ra b ộ khung cho toàn b ộ b ộ
rếễ lúa (Gowda et al, 2011).
Theo Hong Wang (2005) có ba loại rếễ bến khác nhau đã đ ược tìm thấấy
ở cấy lúa, đó là:
+ Loại dài: dài và có đường kính lớn (0,2 tới 0,3 mm) có kh ả năng
phấn nhánh;
+ Loại trung bình: dài và có đường kính lớn nhưng khồng phấn nhánh;
+ Loại ngăấn: ngăấn và khỏe có đường kính từ 0,035 tới 0,1 mm, khồng
phấn nhánh nhưng sồấ lượng rấất lớn.
Các loại rếễ bến rấất đa dạng vếề đặc điểm giải phấễu, có đ ặc đi ểm phát
triển riếng, và phản ứng trong các mồi trường đấất khác nhau (Yamauchi et
al, 1996).
Mồễi măất lúa có khoảng 5-25 rếễ bấất định, chúng m ọc dài, nhiếều nhánh
và lồng hút. Tại mồễi măất có hai vòng rếễ: Vòng rếễ trến to và kh ỏe, vòng rếễ d ưới
nhỏ và kém quan trọng, rếễ bấất định đấều tiến mọc ra từ măất đấều tiến c ủa tr ục
trung diệp.
Hình 1.2. Hình thái rếễ lúa (Yoshida, 1985)
1.2.1.2. Đặc điểm cấấu tạo của rếễ lúa
Rếễ lúa cũng có cấấu tạo giải phấễu đặc biệt giúp cấy lúa thích nghi v ới
điếều kiện ngập nước. Trong rếễ lúa, tếấ bào vỏ trong đứt gấễy tạo ra các mồ
6
khồng khí (aerenchyma) thồng với thấn và lá. Tuy nhiến sự hình thành các
khoang trồấng này của cấy lúa trong mồi trường ngập nước cũng là nguyến
nhấn gấy ra việc năng suấất lúa giảm khi so sánh giữa ru ộng lúa ng ập n ước
liến tục và ruộng theo phương pháp nước cạn xen keễ.
Hình 1.3 Cấu tạo mặt cắt ngang rễ lúa ( Yoshida, 1985)
Lớp vỏ trong
Bến cạnh sự thay đổi vếề giải phấễu, rếễ lúa cũng có nh ững thay đ ổi vếề
hình thái phù hợp với điếều kiện ngập nước. Sự thích nghi vếề m ặt hình thái
của rếễ lúa có thể kể đếấn như: sự dày lến của rếễ bấất đ ịnh trong điếều ki ện oxy
thấấp, sồấ lượng rếễ bấất định tăng, diện tích bếề m ặt rếễ tăng nhăềm tăng di ện tích
trao đổi giữa khồng khí và nước ( Predeepa-Javahar, 2013); tỉ lệ tương đồấi
của rếễ và thấn giảm xuồấng có tác dụng giảm khoảng cách vận chuyển khí
trong cấy (Barrett-Lennard, 2003); sồấ lượng và chiếều dài rếễ bến c ủa lúa cũng
giảm đi để phù hợp hơn với điếều kiện ngập nước; khồng bào c ủa rếễ tự dày
lến và chồấng lại sự ngập nước trong ruộng lúa (Insalud et al, 2006); và vi ệc
mấất oxy trong rếễ lúa được ngăn chặn băềng việc tạo ra m ột rào c ản khồng
khí trong rếễ lúa (Colmer et al, 2006).
Trong điếều kiện trến đấất khồ thì sồấ lượng rếễ lúa nhiếều hơn, khồấi lượng
khồ của rếễ lớn hơn so với trến đấất ngập nước. Giồấng lúa cạn có sồấ l ượng rếễ
lớn, độ lớn, độ dài và đặc biệt là độ dày vỏ rếễ lớn hơn nhiếều so với lúa n ước.
Điếều đó giúp cho rếễ lúa cạn ăn sấu và phát triển tồất h ơn trến đấất khồ c ạn ít
nước và đấy cũng là đặc tính chịu hạn của lúa cạn. Chiếều dày vỏ rếễ lớn hơn
7
- Xem thêm -