®¹i häc th¸i nguyªn tr-êng ®¹i häc n«ng l©m  ĐẶNG THỊ THU HIỀN XÁC ĐỊNH NGƢỠNG CHỊU HẠN VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƢỚC CHO MỘT SỐ GIỐNG LÚA MỚI NHẬP NỘI TẠI THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ®¹i häc th¸i nguyªn tr-êng ®¹i häc n«ng l©m  ĐẶNG THỊ THU HIỀN “XÁC ĐỊNH NGƢỠNG CHỊU HẠN VÀ NHU CẦU SỬ DỤNG NƢỚC CHO MỘT SỐ GIỐNG LÚA MỚI NHẬP NỘI TẠI THÁI NGUYÊN” LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành : Trồng trọt Mã số : 62 62 01 01 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS ĐẶNG QUÝ NHÂN PGS TS ĐẶNG VĂN MINH Thái Nguyên - 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn LỜI C ẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu, luận văn đƣợc hoàn thành với nỗ lực thân, động viên khích lệ bạn bè, đồng nghiệp Đặc biệt quan tâm giúp đỡ TS Đặng Quý Nhân môn Lƣơng thực Công nghiệp; PGS.TS Đặng Văn Minh Trƣởng Khoa Sau đại học, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên ngƣời thầy tận tình hƣớng dẫn suốt thời gian thực đề tài Nhân dịp này, xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo Khoa Nông học thầy cô giáo Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên giúp đỡ hoàn thành đề tài nghiên cứu hoàn thành luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới gia đình bạn bè động viên khích lệ, giúp đỡ hoàn thành luận văn Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 29 tháng năm 2009 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Lúa (Oryza sativa L.) lƣơng thực có vị trí quan trọng hàng đầu giới nguồn thức ăn thƣờng xuyên cho khoảng tỷ ngƣời trái đất [44] Lúa có khả thích nghi rộng nên đƣợc trồng nhiều nơi giới, nhiên tập chung chủ yếu châu Á chiếm 90% (còn lại phân bố châu Phi, châu Mỹ châu Úc) khoảng 75% diện tích lúa đƣợc trồng điều kiện ruộng ngập nƣớc, 19% diện tích lúa trồng điều kiện ruộng thấp nhờ nƣớc trời, khoảng 4% diện tích lúa trồng điều kiện ruộng cạn không chủ động nƣớc [44] Trong năm gần đây, nguồn nƣớc cung cấp cho canh tác lúa ngày khan hiếm, đặc biệt châu Á, nơi mà lúa đƣợc trồng khoảng 30% diện tích đất chủ động nƣớc chiếm 50% lƣợng nƣớc tƣới cho trồng [31] Theo tính toán, đồng ruộng nhu cầu nƣớc cho lúa cao gấp đến lần so với trồng khác [47], nguyên nhân lƣợng nƣớc bị thất thoát suốt trình canh tác mà không tham gia vào trình sản xuất chiếm tới 80% lƣợng nƣớc đƣợc cung cấp, chủ yếu thông qua trình bay hơi, chảy tràn bề mặt, thấm xuống lòng đất Việc thiếu hụt lƣợng nƣớc tƣới cho canh tác nông nghiệp nói chung lúa nói riêng mối đe dọa ngành sản xuất lúa đặc biệt hệ thống lúa tƣới tiêu chủ động Vì lý này, việc tiết kiệm nguồn nƣớc tăng cƣờng hệ số sử dụng nƣớc cho lúa việc làm cần thiết mang tính chiến lƣợc qui mô toàn cầu Xuất phát từ vấn đề nêu trên, tiến hành đề tài: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn “Xác định ngƣỡng chịu hạn nhu cầu sử dụng nƣớc cho số giống lúa nhập nội Thái Nguyên” Mục tiêu  Xác định ngƣỡng chịu hạn cho giống lúa thí nghiệm nhằm chọn giống có chất lƣợng tốt đồng thời có khả chịu hạn tốt  Xác định đƣợc ảnh hƣởng tƣới nƣớc hạn chế đến yếu tố cấu thành suất suất giống lúa điều kiện thí nghiệm Yêu cầu  Đánh giá đƣợc ngƣỡng chịu hạn cho giống lúa giai đoạn đẻ nhánh điều kiện thí nghiệm  Đánh giá đƣợc nhu cầu nƣớc, hệ số sử dụng nƣớc cho giống lúa điều kiện thí nghiệm  Đánh giá mối quan hệ ngƣỡng chịu hạn, hệ số sử dụng nƣớc, số chịu hạn hiệu suất sử dụng nƣớc với yếu tố cấu thành suất suất lúa Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học việc nghiên cứu Hiện nay, tình trạng thiếu hụt nƣớc đe dọa hệ thống sản xuất lúa nƣớc chủ động an ninh lƣơng thực châu Á [47] Điều thách thức cần phải phát triển công nghệ mới, kỹ thuật hệ thống sản xuất để trì ngành sản xuất lúa gạo tăng cƣờng khả chống chịu với điều kiện khan nƣớc Với tiêu đề mở đầu nhƣ lời hiệu triệu: “Làm nhiều thóc gạo nhƣng lại sử dụng nƣớc hơn” Đó mục tiêu nghiên cứu canh tác lúa tiết kiệm nƣớc mà Tiến sỹ, Viện sỹ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) Tô Phúc Tƣờng viết phần mở đầu báo canh tác lúa tiết kiệm nƣớc đăng tạp chí Plant Production Sciences số (3) năm 2005 [32] Tƣới nƣớc hợp lý, tiết kiệm đáng kể đƣợc lƣợng nƣớc canh tác giúp nâng cao hiệu sử dụng phân bón giảm sâu bệnh hại đồng ruộng Nguyên lý chung cho việc phát triển công nghệ hệ thống trình canh tác lúa tiết kiệm nƣớc nhằm giảm tối thiểu lƣợng nƣớc đầu vào, tăng lƣợng nƣớc sản xuất hay gọi lƣợng nƣớc mà sử dụng quản lý nguồn nƣớc mức độ hệ thống Làm nhiều thóc gạo nhƣng lại sử dụng nƣớc tiết kiệm hoàn toàn thực qui trình quản lý nƣớc đƣợc thực biện pháp tổng hợp: (i) Chọn tạo sử dụng nguồn gen, giống chống chịu hạn, đồng thời thực biện pháp kỹ thuật quản lý nguồn tài nguyên nhằm tăng suất trồng (ii) Quản lý nƣớc mức độ toàn hệ thống chẳng hạn nhƣ lƣợng nƣớc tiết kiệm đồng ruộng đƣợc sử dụng hiệu tƣới cho ruộng trồng lúa mà trồng trƣớc không cần tƣới sử dụng nƣớc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Nhiều nghiên cứu gần canh tác lúa Trung Quốc, IRRI, Philippine, Ấn độ… canh tác lúa kỹ thuật nhƣ tƣới không tƣới xen kẽ theo yêu cầu thời kỳ sinh trƣởng, lƣợng nƣớc tiết kiệm đƣợc cho lúa lớn, cần từ 32 - 54% so với phƣơng thức canh tác ngập nƣớc truyền thống nhƣng suất giảm nhẹ khoảng 8% so với đối chứng Tuy nhiên hiệu số sử dụng nƣớc phƣơng pháp cao hẳn 0,35 so với 0,23 đối chứng [40] Mặc dù thực tế việc giảm thiểu lƣợng nƣớc đầu vào, thay đổi hẳn tập quán canh tác lúa gây tác động lớn cần nghiên cứu nhƣ: cỏ dại, dinh dƣỡng trồng, dinh dƣỡng đất, môi trƣờng, trì hệ thống canh tác bền vững… đòi hỏi cần nỗ lực tập chung nghiên cứu tìm đƣợc giải pháp tổng thể đảm bảo canh tác bền vững lúa 1.2 Khái quát tài nguyên nƣớc 1.2.1 Một số khái niệm tài nguyên nước Nƣớc tài nguyên có ý nghĩa định sống phát triển ngƣời xã hội loài ngƣời Ngôn ngữ Việt Nam dùng chữ „nƣớc” để nói lên phạm vi lãnh thổ quốc gia, ngƣời dân quốc gia đƣợc hƣởng quyền lợi chung dân tộc Nƣớc thành phần cấu thành sinh tác động trực tiếp đến yếu tố thạch quyển, khí nhân tố tác động tới khí hậu, thời tiết khí Nƣớc vừa tài nguyên vật liệu vừa mang lƣợng, di chuyển vật chất trái đất dƣới dạng hoà tan, lơ lửng di đẩy nƣớc Nƣớc di chuyển theo tuần hoàn nƣớc nhƣ chu trình thu thập, lọc phân phối nƣớc cách liên tục khắp nơi Trái Đất Nƣớc nhân tố chủ yếu định chất lƣợng môi trƣờng sống ngƣời, nhƣ sinh vật sống trái đất Chỗ có nƣớc chỗ có sống, nƣớc hoạt động sống đình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Nƣớc bao phủ 70% mặt đất tạo thành 2/3 trọng lƣợng tất sinh vật sống [12] 1.2.2 Phân bố nước trái đất Nƣớc dạng tài nguyên phong phú gần nhƣ vô tận sinh quyển, tập trung nhiều Đại Dƣơng lớp băng hà Tuy nhiên, lƣợng nƣớc thực hữu cho nhân loại trực tiếp sử dụng vô tận đặc biệt phân bố không đồng nên ngƣời nhiều khu vực giới chịu hạn hán thiếu nƣớc trầm trọng, vào mùa khô Bên cạnh đó, lƣợng nƣớc ngầm, nƣớc sông suối bị ô nhiễm hoạt động sinh hoạt ngƣời nên số trƣờng hợp trở thành nguy hiểm cho sức khoẻ đời sống ngƣời sinh vật Tổng lƣợng nƣớc lớn nhƣng lƣợng nƣớc mà ngƣời sử dụng đƣợc khai thác đƣợc từ nguồn sau (lƣợng nƣớc bề mặt đất): - Lƣợng nƣớc mƣa rơi xuống mặt đất - Nƣớc tồn sông, rạch, ao, hồ - Một phần nƣớc từ đầm lầy băng tuyết Hiện phạm vi toàn cầu ngƣời dùng 8% tổng lƣợng nƣớc đƣợc khai thác cho sinh hoạt, 23% cho công nghiệp 63% cho nông nghiệp [12] Nƣớc ta với lƣợng mƣa bình quân năm khoảng gần 2.000 mm/năm nƣớc, lại vùng trung hạ lƣu số sông lớn xuất phát từ quốc gia khác nên có lƣợng nƣớc bình quân đầu ngƣời lớn 17.000m3/ngƣời/năm Modun dòng chảy vùng nhiều mƣa lên tới 70 – 100 l/giây/km2, nơi mƣa l/giây/km2 Sông ngòi Việt Nam có tiềm cung cấp cho dân sinh ngành kinh tế nƣớc ta lƣợng nƣớc khoảng 100-150 km3/năm, chƣa kể lƣợng nƣớc từ bên đổ vào Trữ lƣợng nƣớc Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ngầm khai thác vào khoảng 10 triệu m3/ngày, ta khai thác khoảng 500m3/năm/ngƣời, khoảng 3% tiềm [12] Trong thực tế tƣợng thiếu nƣớc trở nên nghiêm trọng số địa phƣơng Các hồ chứa nƣớc lớn nhỏ, khu tƣới lớn đƣợc xây dựng hoạt động vài mƣơi năm gần tăng tổn thất nƣớc bốc Lƣợng nƣớc tƣới cho nông nghiệp không hồi quy vào vùng hạ lƣu lên tới 20% lƣợng nƣớc dùng Tại vùng rừng bị tàn phá nghiêm trọng suối khô cạn, nạn thiếu nƣớc trở nên trầm trọng Vào mùa khô nhân dân vùng núi cao phía Bắc (Đồng Văn, Mèo Vạc ) Tây Bắc (Lai Châu) phải xa hàng chục km để lấy nƣớc ăn Năm 1993 hạn hán nghiêm trọng Quảng Trị, năm 1995 Đắc Lắc gây thiệt hại nghiêm trọng nông nghiệp khó khăn lớn đời sống Ví dụ đồng Miền Bắc Trung Quốc, khu vực thiếu hụt khoảng 15 tỷ m3 nƣớc hàng năm, điều làm sụt giảm suất lƣợng nƣớc ngầm ngày cạn kiệt dần [40] Hơn nữa, cạnh tranh nhu cầu nƣớc ngành công nghiệp, sinh hoạt khu đô thị ngày tăng nguồn nƣớc sử dụng cho nông nghiệp Diện tích đất dành cho canh tác đặc biệt trồng đòi hỏi lƣợng nƣớc lớn nhƣ lúa nƣớc lúa bắt đầu bị cắt giảm từ năm 2002, năm 2007 lúa nƣớc bị cấm canh tác khu vực thành phố Bắc Kinh [41] Ở Việt Nam đợt hạn kéo dài đầu năm 2007, cần lƣợng nƣớc tƣới lớn cung cấp cho đồng Sông Hồng canh tác nông nghiệp, nhà máy thủy điện lớn Việt Nam phải cắt giảm sản xuất đến mức trì tối thiểu để đập nƣớc Hòa Bình xả nƣớc cho sản xuất nông nghiệp lƣu vực hạ lƣu sông Hồng Do đó, vấn đề sử dụng nƣớc cách hợp lý hữu hiệu cần phải đặc biệt ý nhằm có đủ dự trữ cho nhu cầu ngày tăng nhanh (nƣớc sinh hoạt, nƣớc tƣới tiêu, nƣớc cho công nghiệp giải trí ) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 1.2.3 Tác động gây suy thoái chất lƣợng nguồn nƣớc Ngày nay, nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, ngƣời lờ tác động ảnh hƣởng đến nhân tố tự nhiên môi trƣờng cách trực tiếp gián tiếp Đặc biệt nƣớc phát triển nƣớc nghèo làm cho môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm ngày trầm trọng Sự gia tăng dân số nhanh nguyên nhân gây áp lực lên nguồn nƣớc Vì nhu cầu nƣớc cho phát triển nông nghiệp để gia tăng lƣơng thực thực phẩm, phát triển công nghiệp để gia tăng hàng hóa gia tăng thêm nhiều hình thức dịch vụ Với trình độ công nghệ để sản xuất giấy cần 250 nƣớc, phân đạm cần 600 nƣớc Trong nông nghiệp để sản xuất đƣờng chất bột cần khoảng 1000 nƣớc Sản xuất chất bột từ lúa nƣớc cần nhiều Nhu cầu sinh học ngƣời động vật vào khoảng 10 nƣớc/1tấn tế bào sống Để đáp ứng nhu cầu mình, nhiều nơi giới ngƣời sử dụng hết nguồn nƣớc mặt phải khai thác nguồn nƣớc ngầm So với thập kỉ trƣớc lƣợng nƣớc ngầm khai thác tăng gấp 30 lần đến đầu kỉ 21 tăng thêm 1/3 lần Chất lƣợng nƣớc có suy thoái nghiêm trọng Nồng độ Nitrat sông châu Âu cao nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép [12] Từ năm 1980, Liên Hiệp Quốc khởi xƣớng “thập kỉ quốc tế cung cấp nƣớc uống vệ sinh” với mục tiêu tới năm 1990 tất ngƣời giới đƣợc cung cấp nƣớc có điều kiện vệ sinh tối thiểu cần thiết Chƣơng trình sử dụng khoảng 300 tỉ USD, thu đƣợc nhiều kết tốt nhƣng mục tiêu cuối chƣa đạt tới Tới cuối năm 1990, theo báo cáo 79% dân thành thị 41% dân nông thôn đƣợc hƣởng nƣớc điều kiện vệ sinh Bình quân ngƣời sống nƣớc phát triển, có Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn ngƣời không đƣợc uống nƣớc sạch, nguồn bệnh 80% bệnh tật nhân dân nƣớc bắt nguồn từ việc dùng nƣớc bị ô nhiễm [12] Các dòng nƣớc mặt (sông, kênh rạch…) đặc biệt vùng đô thị bị ô nhiễm trầm trọng rác thải, nƣớc thải sinh hoạt từ khu dân cƣ xả vào kênh rạch chƣa qua xử lý Tình trạng lấn chiếm lòng, bờ sông kênh rạch để sinh sống, xả rác nƣớc thải trực tiếp bề mặt gây ô nhiễm nƣớc mặt, cản trở lƣu thông dòng chảy, tắc nghẽn cống rãnh tạo nƣớc tù Môi trƣờng yếm khí gia tăng phân hủy hợp chất hữu cơ, gây mùi hôi thối, ô nhiễm nguồn nƣớc môi trƣờng mà gây khó khăn việc lấy nguồn nƣớc mặt để xử lý thành nguồn nƣớc cấp cho nhu cầu xã hội Nhu cầu nƣớc sử dụng cho ăn uống, sinh hoạt hoạt động khác ngƣời gia tăng, dẫn đến tình trạng khai thác nƣớc dƣới đất tràn lan gây cạn kiệt nguồn nƣớc ảnh hƣởng đến môi trƣờng nhƣ sụp lún, nhiễm mặn Tài nguyên nƣớc thành phần chủ yếu môi trƣờng sống, định thành công chiến lƣợc, quy hoạch, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia Hiện nguồn tài nguyên thiên nhiên quý quan trọng phải đối mặt với nguy ô nhiễm cạn kiệt Nguy thiếu nƣớc, đặc biệt nƣớc hiểm họa lớn tồn vong ngƣời nhƣ toàn sống trái đất Do ngƣời cần phải nhanh chóng có biện pháp bảo vệ sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc Hiện nay, có nhiều hoạt động tuyên truyền chủ trƣơng xã hội hoá công tác bảo vệ tài nguyên nƣớc, đƣa nhiều biện pháp nhằm kêu gọi tất thành viên xã hội nâng cao ý thức, hành động tích cực bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên Bảo vệ tài nguyên nƣớc, nghiên cứu khai thác sử dụng nƣớc tiết kiệm nhiệm vụ cấp bách, không đáp ứng yêu cầu trƣớc mắt mà tạo tảng vững cho nghiệp bảo vệ Tài Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn nguyên môi trƣờng tƣơng lai lâu dài, sống cháu sau 1.3 Tình hình sản xuất tiêu thụ lúa giới Cây lúa có nguồn gốc vùng nhiệt đới, có khả thích nghi rộng nên lúa trồng nhiều vùng khí hậu khác đƣợc trồng nhiều nơi giới Hiện giới có 100 nƣớc trồng lúa hầu hết châu lục, với tổng diện tích thu hoạch năm 2007 khoảng 156 triệu (Bảng 2.1) Tuy nhiên sản xuất lúa gạo tập trung chủ yếu nƣớc châu Á nơi chiếm tới 90% diện tích gieo trồng sản lƣợng [57] Trong Ấn Độ nƣớc có diện tích thu hoạch lúa lớn tiếp đến Trung Quốc Bảng 1.1 Diện tích suất sản lƣợng lúa giới Năm Diện tích ( triệu ) Năng suất ( Tạ/ha) Sản lƣợng ( Triệu tấn) 1961 115,50 18,7 215,65 1970 133,10 23,8 316,38 1980 144,67 27,4 396,87 1990 146,98 35,3 518,23 2000 154,11 38,9 598,97 2001 151,97 39,4 598,03 2002 147,69 39,31 577,99 2003 149,20 39,1 583,00 2004 151,02 40,3 608,37 2005 153,78 40,2 618,53 2006 154,32 41,12 634,60 156,95 41,50 ( Nguồn: FAOSTAT, 2008) [57] 651,7 2007 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Từ năm 1961 đến năm 2000 diện tích lúa giới tăng từ 115,5 triệu lên 154,1 triệu Sau diện tích lúa lại giảm dần mức giảm thấp xuống tới 147,6 triệu năm 2002 sau lại tăng dần trì mức khoảng 156,95 triệu năm 2007 Nhờ tác động cách mạng xanh lần thứ nhất, tạo nhiều giống có suất cao, áp dụng biện pháp kỹ thuật nhƣ tƣới nƣớc, bón phân, suất lúa trung bình tăng gấp đôi từ năm 1961-2000, đạt mức khoảng 41 tạ/ha Đồng thời sản lƣợng lúa tăng gấp lần từ 215,6 triệu năm 1961 tăng lên 598,9 triệu năm 2000 trì mức 651,7 triệu năm 2007 (Bảng 1.1) Bảng 1.2 Diện tích, suất sản lƣợng lúa 10 nƣớc hàng đầu Thế giới năm 2007 Tên nƣớc Trung Quốc Ấn Độ Inđônêxia Băngladesh Việt Nam Thái Lan Myanma Philippin Braxin Nhật Bản Diện tích Năng suất ( Triệu ha) ( Tạ/ha) 29,49 63,41 44,00 32,07 12,16 46,89 11,20 38,84 7,30 48,68 10,36 26,91 0,82 39,76 4,25 37,64 2,90 38,20 1,67 65,37 (Nguồn: FAO STAT, 2007) [57] Sản lƣợng (triệu tấn) 187,04 141,13 57,04 43,5 35,56 27,87 32,61 16,00 11,09 10,97 Châu Á vùng đông dân cƣ vùng sản xuất lúa trọng điểm giới, có diện tích lúa 133,251 triệu sản lƣợng 477,267 triệu tấn, suất bình quân đạt 36 tạ/ha chiếm 90% sản lƣợng thóc giới, đồng thời Châu Á nơi tiêu thụ khoảng 90% sản lƣợng gạo giới Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Theo số liệu Bảng 1.2 10 nƣớc trồng lúa có sản lƣợng 10 triệu tấn/ năm có nƣớc nằm châu Á, có đại diện châu lục khác Braxin (Nam Mỹ) Riêng nƣớc: Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Inđônêxia, Banglađét, Việt Nam, Mianma, Nhật Bản chiếm 90% sản lƣợng lúa giới Trung Quốc Nhật Bản nƣớc có suất cao hẳn đạt 61,9 tạ/ha (Trung Quốc) 65,8 tạ/ha (Nhật Bản) Điều lý giải Trung Quốc nƣớc tiên phong lĩnh vực phát triển lúa lai ngƣời dân nƣớc có tinh thần lao động cần cù, có trình độ thâm canh cao Còn Nhật Bản nƣớc có trình độ khoa học kỹ thuật cao, đầu tƣ lớn [16] Việt Nam nƣớc có suất sản lƣợng lúa cao đứng hàng 10 nƣớc trồng lúa chính, đạt 45,9 tạ/ha Thái Lan nƣớc xuất gạo đứng hàng đầu giới nhiều năm liên tục, song suất đạt 26,1 tạ/ha, Thái Lan trọng nhiều đến canh tác giống lúa dài ngày, chất lƣợng cao [6] Trong vài thập niên gần Trung Quốc có nhiều thành tựu cải tiến giống lúa đặc biệt quan tâm đến sử dụng ƣu lai lúa suất bình quân đạt 63,41 tạ/ha, sản lƣợng năm 2007 đạt 187,04 triệu cao giới [48], thấp so với năm 90 kỷ XX, nguyên nhân diện tích sản xuất lúa ngày bị thu hẹp chuyển đổi cấu kinh tế vấn đề đô thị hoá Bên cạnh nguồn nƣớc không đủ phân bố không [12] trở ngại lớn việc nâng cao suất sản lƣợng lúa Trung Quốc Để bình ổn thị trƣờng lƣơng thực năm 2007 vừa qua Trung Quốc cho biết, sản lƣợng ngũ cốc nƣớc năm vƣợt mức 500 triệu năm thứ tƣ liên tiếp sản lƣợng ngũ cốc tăng [7] Tuy nhiên, lƣợng gạo nƣớc Trung Quốc không đáp ứng đủ cầu Ấn Độ niên vụ 2002 - 2003 sản lƣợng gạo 72,66 triệu tấn, giảm 20,42 triệu so với năm 2001 - 2002 tƣơng đƣơng 21,94% Một Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn lý giảm sụt sản lƣợng thời tiết xấu nhƣ hạn hán, lũ lụt, sâu bệnh nhiều vùng Tuy nhiên, đến năm 2006 - 2007, Ấn Độ đƣợc mùa sản lƣợng gạo Ấn Độ đạt 141,13 triệu tấn, tăng 68,47 triệu tấn, gần gấp đôi sản lƣợng so với năm 2002 - 2003 [57] Thái Lan nơi có đất đai màu mỡ, diện tích canh tác lớn (chiếm khoảng 40% diện tích tự nhiên), điều kiện thời tiết thuận lợi, mƣa thuận gió hoà thích hợp cho phát triển lúa nƣớc Vì vậy, lúa trồng sản xuất nông nghiệp Thái Lan với diện tích 9,8 triệu ha, suất bình quân 27,8 tạ/ha, sản lƣợng 28 triệu (năm 2000) nƣớc xuất gạo đứng đầu giới, chiếm 30% thị phần thị trƣờng giới [57] (Bảng 1.2) Phát biểu với nhà lãnh đạo Thế giới Hội nghị thƣợng đỉnh lƣơng thực Rome, Tổng thƣ ký Liên hợp quốc Ban Ki-moon cho rằng: lƣơng thực giới cần phải tăng thêm 50% vào năm 2030 đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng lƣơng thực dân số gia tăng [27] 1.4 Tình hình nghiên cứu canh tác lúa tiết kiệm nƣớc giới Trong nhiều năm qua tình trạng thiếu nƣớc phục vụ cho sản xuất nông nghiệp gây sức ép lên hệ thống sản xuất lúa gạo, nhƣng trồng tiêu tốn nhiều lƣợng nƣớc nhất, theo tính toán lƣợng nƣớc cần cung cấp cho lúa cao gấp - lần so với loại trồng thuộc họ hòa thảo khác [47] Việc cắt giảm khoảng 10% lƣợng nƣớc cho hệ thống canh tác lúa gạo cung cấp lƣợng nƣớc tƣơng ứng với 150.000 triệu m3 tƣơng ứng khoảng 25% tổng lƣợng nƣớc dùng cho mục đích phi nông nghiệp toàn cầu [31] Gần nghiên cứu cải tiến hệ thống canh tác lúa nƣớc với mục đích tiết kiệm nguồn nƣớc tƣới, nâng cao hệ số sử dụng nƣớc cho lúa đƣợc nhiều nhà khoa học quan tâm nhiều công trình nghiên cứu đƣợc công bố nhƣ Trung Quôc, Ấn độ, IRRI, Philippine [56] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Các nhà khoa học nông nghiệp Bangladesh lai tạo đƣợc 93 giống lúa có khả tiết kiệm 33-50% lƣợng nƣớc trình canh tác Đây thành chung chuyên gia đến từ Viện Phát triển Nông thôn (RDA) (Bogra, Bangladesh) Viện Nghiên cứu Lúa Bangladesh [29] Dự án có tên gọi "Phát triển phổ biến công nghệ lúa tiết kiệm nƣớc Nam Á" Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB) hỗ trợ Ông Mohammad Ferdous Alam, Tổng giám đốc RDA hy vọng giống lúa không sử dụng nƣớc mà tiết kiệm thêm lƣợng điện đƣợc đƣa vào canh tác Trong số 93 giống lúa này, có số cho thu hoạch 120-130 ngày so với 150 ngày giống lúa thông thƣờng Ông AKM Zakaria, điều phối viên dự án đồng thời Phó giám đốc RDA, cho biết để sản xuất kg gạo phải cần tới nƣớc (cao gấp lần so với Ấn Độ) Bangladesh phải đối mặt với khủng hoảng nƣớc vài năm tới sử dụng nƣớc với mức độ [29] Canh tác lúa tiết kiệm nước giảm lượng nước đầu vào Để xác định đƣợc lƣợng nƣớc tiết kiệm thông thƣờng cần sử dụng kỹ thuật nhằm giảm lƣợng nƣớc đầu vào tồn bề mặt ruộng Thuật ngữ thích hợp nguồn nƣớc ngày khan tổng lƣợng nƣớc tiết kiệm đƣợc đƣợc sử dụng cho trồng khác dự trữ cho vụ sau [31] Lƣợng nƣớc tiết kiệm đƣợc phụ thuộc vào quan điểm ngƣời sử dụng nƣớc tƣới Đối với ngƣời nông dân trồng lúa, họ ƣa thích nguồn nƣớc dồi dào, nhƣng họ lại không nghĩ đến việc cần phải tiết kiệm nƣớc trừ có kỹ thuật tiết kiệm nƣớc nhằm mang lại lợi ích cho thân họ nhƣ giảm giá thành nƣớc tƣới, tăng suất trồng Giảm lƣợng nƣớc đầu vào không hẳn đồng nghĩa với việc tiết kiệm nƣớc, Ở vùng khan nƣớc, ngƣời nông dân cần phải trang bị Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn kỹ thuật trồng lúa điều kiện thiếu nƣớc, tiết kiệm nƣớc lƣợng nƣớc để tiết kiệm, đơn giản nơi đủ lƣợng nƣớc để trồng lúa theo phƣơng thức truyền thống Chính vậy, nguyên lý việc tiết kiệm nƣớc làm tăng lƣợng nƣớc sử dụng Lƣợng nƣớc sử dụng tổng lƣợng chất khô mà tạo nên đơn vị nƣớc tƣới Điều phụ thuộc vào dạng nƣớc dòng chảy nƣớc đất, hay lƣợng nƣớc sử dụng đƣợc định nghĩa lƣợng chất khô mà tạo nên đơn vị nƣớc bay (WPET) hay tính lƣợng chất khô mà tạo nên tổng đơn vị nƣớc đầu vào (WPIT) [47] Các kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước Có nhiều kỹ thuật canh tác lúa tiết kiệm nƣớc đƣợc áp dụng, kỹ thuật đƣợc phát triển giúp nông dân trồng lúa có cách nhìn tổng quát điều kiện tƣới tiêu [47] Các kỹ thuật nhằm tăng lƣợng nƣớc sử dụng so với tổng số nƣớc cung cấp (do mƣa, tƣới), mà chủ yếu giảm chảy tràn, thất thoát thoát bề mặt [32] Cải tạo tính chất đất: làm đất tối thiểu, tăng khả giữ nƣớc đất Giảm thời gian đất trống: Giảm thiểu thời gian làm đất gieo cấy, thời gian đất trồng mọc nên lƣợng nƣớc lúc không tham gia vào việc hình thành suất sinh khối [33] Canh tác đất vừa đủ bão hòa nước: Đất vừa đủ bảo hòa nƣớc loại đất giữ đƣợc lƣợng nƣớc định đất, giảm thiểu lƣợng nƣớc tồn bề mặt ruộng tạo điều kiện có mặt nƣớc phía ruộng Điều đồng nghĩa với việc giảm thiểu lƣợng nƣớc chảy tràn lƣợng nƣớc thoát lãng phí bề mặt ruộng Canh tác đất vừa đủ bão hòa nƣớc đồng nghĩa với việc trì lƣợng nƣớc thấp khoảng 1cm bề mặt Giảm độ cao mặt nƣớc mặt ruộng có nghĩa giảm đƣợc thất thoát nƣớc bề mặt thoáng tự [31] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Áp dụng phƣơng thức tƣới Ngập - Cạn (AWD: Alternate Wetting and Drying) Đối với phƣơng thức AWD trình tƣới nƣớc đƣợc thực nhằm tạo cho ruộng ngập nƣớc bề mặt khoảng thời gian định, sau tháo nƣớc không cho ruộng ngập nƣớc Mặc dù có số nghiên cứu cho thấy phƣơng thức AWD làm tăng suất lúa, nhiên gần đây, nghiên cứu cho thấy trƣờng hợp ngoại lệ qui luật [34] Trong 31 ruộng đƣợc phân tích Bouman Tuong năm 2001, 92% số công thức AWD cho kết suất lúa giảm biến động từ 070% so với công thức đối chứng tƣới ngập nƣớc Trong tất trƣờng hợp, phƣơng thức AWD làm tăng hiệu sử dụng nƣớc chúng làm tăng lƣợng nƣớc sử dụng so với tổng lƣợng nƣớc đầu vào phƣơng thức làm giảm lƣợng nƣớc đầu vào Bouman Tuong (2005) đƣa kết luận, biến động lớn kết phƣơng thức canh tác AWD nguyên nhân khác số ngày lần tƣới ngập thời gian tháo cạn nƣớc mặt ruộng Các thí nghiệm đƣợc thực nhiều Trung Quốc Phillipine đất thịt có mức nƣớc bề mặt ngập nƣớc thấp [48] Kết thí nghiệm cho thấy, tổng lƣợng nƣớc đầu vào (nƣớc mƣa nƣớc tƣới) giảm khoảng 1530% mà không làm giảm suất cách có ý nghĩa Canh tác lúa đất cạn: Hệ thống trồng lúa đất cạn đặc biệt thích ứng giống lúa chịu hạn trồng đất cạn giống nhƣ giống lúa mì ngũ cốc khác trồng điều kiện không thƣờng xuyên ngập nƣớc Các thí nghiệm Philippine Trung Quốc cho thấy, lƣợng nƣớc đầu vào cho hệ thống lúa cạn giảm từ 30-50% so với hệ thống lúa trồng đất ngập nƣớc với mức giảm suất khoảng từ 20-30% [31] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 1.5 Tình hình sản xuất lúa nƣớc Việt Nam nƣớc có kinh tế nông nghiệp dựa sản xuất lúa gạo Sự phát triển lúa gắn liền với phát triển dân tộc Theo nhiều tài liệu khảo cổ học đáng tin cậy công bố lúa đƣợc trồng phổ biến nghề trồng lúa phồn thịnh nƣớc ta thời kỳ đồ đồng (4000 3000 năm trƣớc Công nguyên) [8] Việt Nam nằm gần vùng Đông Nam châu Á, khí hậu nhiệt đới gió mùa thích hợp với phát triển lúa, với nhiều đồng châu thổ rộng lớn có lƣợng phù sa bồi đắp, tƣơng đối phẳng màu mỡ từ Bắc tới Nam (Đồng châu thổ sông Hồng, đồng châu thổ sông Cửu Long ) loạt châu thổ nhỏ hẹp ven dòng sông, ven biển miền Trung Cũng giống nhƣ đồng nƣớc Đông Nam Á khác, Việt Nam đồng châu thổ đƣợc dùng cho sản xuất nông nghiệp mà chủ yếu trồng lúa Bảng 1.3 Tình hình sản xuất lúa gạo Việt Nam Năm 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 Diện tích Năng suất (triệu ha) (tạ/ha) 6,77 36,90 7,07 36,80 7,09 39,10 7,10 40,00 7,65 41,00 7,67 42,43 7,49 42,85 7,5 45,9 7,45 46,39 7,44 48,21 7,34 49,51 7,32 48,90 7,21 49,84 7,41 52,26 (Nguồn Tổng Cục Thống kê) [21] Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Sản lƣợng (triệu tấn) 24,96 26,39 27,75 28,40 31,36 32,53 32,11 34,45 34,57 35,89 36,34 35,82 35,94 38,73 http://www.Lrc-tnu.edu.vn Ngƣời Việt Nam thƣờng tự hào văn minh lúa nƣớc đất nƣớc Từ xa xƣa lúa trở thành lƣơng thực chủ yếu, có ý nghĩa quan trọng đời sống ngƣời dân Việt Nam [6] Quá trình khai hoang phục hoá với việc thâm canh tăng vụ đƣa tổng diện tích lúa thu hoạch nƣớc ta từ 4,74 triệu năm 1961 lên 7,67 triệu năm 2000, sau giảm dần xuống 7,34 triệu vào năm 2003 7,41 triệu năm 2008 Gần nửa kỷ qua, nƣớc ta phấn đấu lên giải vấn đề lƣơng thực theo hƣớng sản xuất đa dạng loại ngũ cốc ăn củ Những loại đất thích hợp cho trồng lúa nhƣ đất phù sa, đất glây, đất phèn, đất mặn dành cho trồng lúa [15] Hiện lúa lƣơng thực quan trọng nƣớc ta, lúa cung cấp 85 - 87% tổng sản lƣợng lƣơng thực nƣớc Trong năm gần diện tích cấy lúa không tăng nhƣng suất lúa đƣợc cải thiện đáng kể nên sản lƣợng lúa không ngừng tăng lên từ 24,9 triệu thóc năm 1995 đến năm 2008 đạt 38 triệu Do có bƣớc nhảy vọt sản xuất lúa thập kỷ vừa qua mà Việt Nam từ nƣớc thiếu đói phải nhập năm 80 kỷ 20 vƣơn lên thành nƣớc xuất gạo đứng thứ giới nhiều năm liên tục Năm 1989 năm xuất đƣợc 1,42 triệu Năm 1999 năm kỷ lục xuất đƣợc 4,56 triệu Năm 2004, xuất gạo đạt 3,5 triệu Cho đến sản lƣợng lúa gạo xuất hàng năm nƣớc ta khoảng triệu Đây thành công lớn công tác đạo phát triển sản xuất lúa Việt Nam 1.6 Tình hình nghiên cứu canh tác lúa tiết kiệm nƣớc Việt Nam Một nguyên nhân gây tình trạng hạn hán nhƣ đƣợc nhà khoa học xác định tỉ lệ thất thoát nƣớc cao trình tƣới Công nghệ tƣới tiết kiệm nƣớc (TTKN) lần giới đƣợc sử dụng nhà kính nƣớc Anh từ cuối năm 1940 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn [...]... Bangladesh) và Viện Nghiên cứu Lúa Bangladesh [29] Dự án này có tên gọi "Phát triển và phổ biến công nghệ lúa tiết kiệm nƣớc ở Nam Á" do Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) và Ngân hàng Phát triển châu Á (ADB) hỗ trợ Ông Mohammad Ferdous Alam, Tổng giám đốc RDA hy vọng rằng những giống lúa mới không chỉ sử dụng ít nƣớc mà còn tiết kiệm thêm năng lƣợng và điện một khi đƣợc đƣa vào canh tác Trong số 93 giống lúa. .. Canh tác lúa tiết kiệm nước hoặc giảm lượng nước đầu vào Để xác định đƣợc lƣợng nƣớc tiết kiệm thông thƣờng cần sử dụng các kỹ thuật nhằm giảm lƣợng nƣớc đầu vào tồn tại trên bề mặt ruộng Thuật ngữ này rất thích hợp khi nguồn nƣớc ngày càng khan hiếm và tổng lƣợng nƣớc tiết kiệm đƣợc có thể sẽ đƣợc sử dụng cho các cây trồng khác hoặc dự trữ cho vụ sau [31] Lƣợng nƣớc tiết kiệm đƣợc sẽ phụ thuộc vào quan... và Phillipine trên đất thịt và có mức nƣớc bề mặt ngập nƣớc thấp [48] Kết quả của các thí nghiệm này cho thấy, tổng lƣợng nƣớc đầu vào (nƣớc mƣa và nƣớc tƣới) giảm khoảng 1530% mà không làm giảm năng suất một cách có ý nghĩa Canh tác lúa trên đất cạn: Hệ thống trồng lúa trên đất cạn đặc biệt là sự thích ứng của các giống lúa chịu hạn trồng trên đất cạn giống nhƣ các giống lúa mì hoặc ngũ cốc khác hoặc... trong một khoảng thời gian nhất định, sau đó sẽ tháo nƣớc đi không cho ruộng ngập nƣớc nữa Mặc dù đã có một số nghiên cứu cho thấy phƣơng thức AWD làm tăng năng suất lúa, tuy nhiên gần đây, các nghiên cứu đã cho thấy đó chỉ là các trƣờng hợp ngoại lệ chứ không phải là qui luật [34] Trong 31 thửa ruộng đƣợc phân tích bởi Bouman và Tuong năm 2001, 92% số công thức AWD cho kết quả năng suất lúa giảm và biến... nguồn nƣớc mặt để xử lý thành nguồn nƣớc sạch cấp cho nhu cầu xã hội Nhu cầu nƣớc sử dụng cho ăn uống, sinh hoạt và các hoạt động khác của con ngƣời gia tăng, dẫn đến tình trạng khai thác nƣớc dƣới đất tràn lan gây cạn kiệt nguồn nƣớc và ảnh hƣởng đến môi trƣờng nhƣ sụp lún, nhiễm mặn Tài nguyên nƣớc là thành phần chủ yếu của môi trƣờng sống, quyết định sự thành công trong các chiến lƣợc, quy hoạch,... Tổng thƣ ký Liên hợp quốc Ban Ki-moon cho rằng: lƣơng thực của thế giới cần phải tăng thêm 50% vào năm 2030 mới đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng lƣơng thực do dân số gia tăng [27] 1.4 Tình hình nghiên cứu về canh tác lúa tiết kiệm nƣớc trên thế giới Trong nhiều năm qua tình trạng thiếu nƣớc phục vụ cho sản xuất nông nghiệp đã gây sức ép lên hệ thống sản xuất lúa gạo, một trong nhƣng cây trồng tiêu tốn nhiều... sử dụng nƣớc bởi chúng làm tăng lƣợng nƣớc cây sử dụng so với tổng lƣợng nƣớc đầu vào bởi phƣơng thức này làm giảm lƣợng nƣớc đầu vào Bouman và Tuong (2005) đã đƣa ra kết luận, sự biến động lớn về kết quả của phƣơng thức canh tác AWD là do nguyên nhân bởi sự khác nhau về số ngày giữa lần tƣới ngập và thời gian tháo cạn nƣớc trên mặt ruộng Các thí nghiệm này đƣợc thực hiện rất nhiều tại Trung Quốc và. .. mục đích tiết kiệm nguồn nƣớc tƣới, nâng cao hệ số sử dụng nƣớc cho lúa đã đƣợc rất nhiều các nhà khoa học quan tâm và nhiều công trình nghiên cứu đã đƣợc công bố nhƣ ở Trung Quôc, Ấn độ, IRRI, Philippine [56] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn Các nhà khoa học nông nghiệp Bangladesh đã lai tạo đƣợc 93 giống lúa mới có khả năng tiết kiệm 33-50% lƣợng nƣớc trong... Philippine và Trung Quốc cũng đã cho thấy, lƣợng nƣớc đầu vào cho hệ thống lúa cạn giảm từ 30-50% so với hệ thống lúa trồng trên đất ngập nƣớc với mức giảm năng suất khoảng từ 20-30% [31] Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.Lrc-tnu.edu.vn 1.5 Tình hình sản xuất lúa trong nƣớc Việt Nam là nƣớc có nền kinh tế nông nghiệp dựa trên sản xuất lúa gạo Sự phát triển của cây lúa luôn... Trong số 93 giống lúa mới này, có một số có thể cho thu hoạch chỉ trong 120-130 ngày so với 150 ngày của các giống lúa thông thƣờng Ông AKM Zakaria, điều phối viên của dự án đồng thời là Phó giám đốc RDA, cho biết hiện nay để sản xuất 1 kg gạo phải cần tới 5 tấn nƣớc (cao gấp 5 lần so với Ấn Độ) và Bangladesh sẽ phải đối mặt với cuộc khủng hoảng nƣớc trong vài năm tới nếu vẫn sử dụng nƣớc với mức độ