Xác định ngưỡng chịu hạn và nhu cầu sử dụng nước cho một số giống lúa mới nhập nội tại Thái Nguyên

®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 ®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: 1. TS. ĐẶNG QUÝ NHÂN 2. PGS. TS. ĐẶNG VĂN MINH Thái Nguyên - 2009 LỜI C ẢM ƠN Qua thời gian nghiên cứu, bản luận văn của tôi đã đƣợc hoàn thành với sự nỗ lực của bản thân, sự động viên khích lệ của bạn bè, đồng nghiệp. Đặc biệt là sự quan tâm giúp đỡ của TS. Đặng Quý Nhân bộ môn cây Lƣơng thực và cây Công nghiệp; PGS.TS. Đặng Văn Minh Trƣởng Khoa Sau đại học, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên là những ngƣời thầy đã tận tình hƣớng dẫn tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Nông học cùng các thầy cô giáo trong Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè đã động viên khích lệ, giúp đỡ tôi hoàn thành bản luận văn này. Xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 29 tháng 9 năm 2009. MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Lúa (Oryza sativa L.) là một trong những cây lƣơng thực có vị trí quan trọng hàng đầu trên thế giới và là nguồn thức ăn thƣờng xuyên cho khoảng 3 tỷ ngƣời trên trái đất [44]. Lúa có khả năng thích nghi rộng nên đƣợc trồng nhiều nơi trên thế giới, tuy nhiên tập chung chủ yếu ở châu Á chiếm 90% (còn lại phân bố ở châu Phi, châu Mỹ và châu Úc) trong đó khoảng 75% diện tích lúa đƣợc trồng trong điều kiện ruộng ngập nƣớc, 19% diện tích lúa trồng trong điều kiện ruộng thấp nhờ nƣớc trời, và khoảng 4% diện tích lúa trồng trong điều kiện ruộng cạn không chủ động nƣớc [44]. Trong những năm gần đây, nguồn nƣớc cung cấp cho canh tác lúa đang ngày càng khan hiếm, đặc biệt là ở châu Á, nơi mà cây lúa đƣợc trồng trên khoảng 30% diện tích đất chủ động nƣớc và chiếm 50% lƣợng nƣớc tƣới cho cây trồng [31]. Theo tính toán, trên đồng ruộng nhu cầu về nƣớc cho cây lúa cao gấp 2 đến 3 lần so với các cây trồng khác [47], nguyên nhân chính bởi lƣợng nƣớc bị thất thoát trong suốt quá trình canh tác mà không tham gia vào quá trình sản xuất chiếm tới 80% lƣợng nƣớc đƣợc cung cấp, chủ yếu thông qua quá trình bay hơi, chảy tràn bề mặt, thấm xuống lòng đất. Việc thiếu hụt lƣợng nƣớc tƣới cho canh tác nông nghiệp nói chung và cây lúa nói riêng đang là mối đe dọa đối với ngành sản xuất lúa đặc biệt là hệ thống lúa tƣới tiêu chủ động. Vì những lý do này, việc tiết kiệm nguồn nƣớc và tăng cƣờng hệ số sử dụng nƣớc cho lúa là việc làm cần thiết mang tính chiến lƣợc trên qui mô toàn cầu. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Xác định ngƣỡng chịu hạn và nhu cầu sử dụng nƣớc cho một số giống lúa mới nhập nội tại Thái Nguyên”. 2. Mục tiêu  Xác định ngƣỡng chịu hạn cho các giống lúa thí nghiệm nhằm chọn ra giống có chất lƣợng tốt đồng thời có khả năng chịu hạn tốt.  Xác định đƣợc ảnh hƣởng của tƣới nƣớc hạn chế đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của các giống lúa trong điều kiện thí nghiệm. 3. Yêu cầu  Đánh giá đƣợc ngƣỡng chịu hạn cho các giống lúa ở giai đoạn đẻ nhánh trong điều kiện thí nghiệm.  Đánh giá đƣợc nhu cầu về nƣớc, hệ số sử dụng nƣớc cho các giống lúa trong điều kiện thí nghiệm.  Đánh giá mối quan hệ giữa ngƣỡng chịu hạn, hệ số sử dụng nƣớc, chỉ số chịu hạn và hiệu suất sử dụng nƣớc với các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất lúa. CHƢƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu Hiện nay, tình trạng thiếu hụt nƣớc đang đe dọa hệ thống sản xuất lúa nƣớc chủ động và an ninh lƣơng thực của châu Á [47]. Điều này thách thức chúng ta cần phải phát triển các công nghệ mới, kỹ thuật mới và các hệ thống sản xuất mới để duy trì ngành sản xuất lúa gạo và tăng cƣờng khả năng chống chịu với điều kiện khan hiếm nƣớc. Với tiêu đề mở đầu nhƣ một lời hiệu triệu: “Làm ra nhiều thóc gạo hơn nhƣng lại sử dụng ít nƣớc hơn” Đó chính là mục tiêu của các nghiên cứu về canh tác lúa tiết kiệm nƣớc mà Tiến sỹ, Viện sỹ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) Tô Phúc Tƣờng đã viết trong phần mở đầu một bài báo về canh tác lúa tiết kiệm nƣớc đăng trên tạp chí Plant Production Sciences số 8 (3) năm 2005 [32]. Tƣới nƣớc hợp lý, ngoài tiết kiệm đáng kể đƣợc lƣợng nƣớc trong canh tác còn giúp nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón và giảm sâu bệnh hại trên đồng ruộng. Nguyên lý chung cho việc phát triển công nghệ và hệ thống mới trong quá trình canh tác lúa tiết kiệm nƣớc nhằm giảm tối thiểu lƣợng nƣớc đầu vào, tăng lƣợng nƣớc sản xuất hay còn gọi là lƣợng nƣớc mà cây sử dụng là quản lý nguồn nƣớc ở mức độ hệ thống. Làm ra nhiều thóc gạo hơn nhƣng lại sử dụng nƣớc tiết kiệm hơn hoàn toàn có thể thực hiện khi qui trình quản lý nƣớc đƣợc thực hiện các biện pháp tổng hợp: (i) Chọn tạo và sử dụng nguồn gen, giống chống chịu hạn, đồng thời thực hiện các biện pháp kỹ thuật quản lý nguồn tài nguyên nhằm tăng năng suất cây trồng. (ii) Quản lý nƣớc ở mức độ toàn bộ hệ thống chẳng hạn nhƣ lƣợng nƣớc tiết kiệm trên đồng ruộng đƣợc sử dụng hiệu quả hơn khi tƣới cho các ruộng trồng lúa mà các cây trồng trƣớc đó không cần tƣới hoặc sử dụng ít nƣớc. Nhiều nghiên cứu gần đây về canh tác lúa ở Trung Quốc, IRRI, Philippine, Ấn độ… đã chỉ ra rằng khi canh tác lúa bằng các kỹ thuật mới nhƣ tƣới và không tƣới xen kẽ theo yêu cầu của từng thời kỳ sinh trƣởng, lƣợng nƣớc có thể tiết kiệm đƣợc cho lúa là rất lớn, chỉ cần từ 32 - 54% so với phƣơng thức canh tác ngập nƣớc truyền thống nhƣng năng suất chỉ giảm nhẹ khoảng 8% so với đối chứng. Tuy nhiên hiệu số sử dụng nƣớc trong phƣơng pháp mới là cao hơn hẳn 0,35 so với 0,23 của đối chứng [40]. Mặc dù vậy trong thực tế việc giảm thiểu lƣợng nƣớc đầu vào, thay đổi hẳn tập quán canh tác cây lúa sẽ gây ra những tác động rất lớn cần nghiên cứu nhƣ: cỏ dại, dinh dƣỡng cây trồng, dinh dƣỡng đất, môi trƣờng, duy trì hệ thống canh tác bền vững… đòi hỏi chúng ta cần nỗ lực tập chung nghiên cứu tìm ra đƣợc những giải pháp tổng thể đảm bảo canh tác bền vững cây lúa. 1.2. Khái quát về tài nguyên nƣớc 1.2.1. Một số khái niệm về tài nguyên nước Nƣớc là tài nguyên có ý nghĩa quyết định đối với sự sống và phát triển của con ngƣời và xã hội loài ngƣời. Ngôn ngữ Việt Nam đã dùng chữ „nƣớc” để nói lên phạm vi lãnh thổ quốc gia, trên đó ngƣời dân của quốc gia đƣợc hƣởng những quyền lợi chung của dân tộc. Nƣớc là thành phần cấu thành sinh quyển và tác động trực tiếp đến các yếu tố của thạch quyển, khí quyển và các nhân tố tác động tới khí hậu, thời tiết trong khí quyển. Nƣớc vừa là tài nguyên vật liệu vừa mang năng lƣợng, di chuyển các vật chất trên trái đất dƣới dạng hoà tan, lơ lửng hoặc di đẩy trong nƣớc. Nƣớc di chuyển theo tuần hoàn nƣớc nhƣ là một chu trình thu thập, thanh lọc và phân phối nƣớc một cách liên tục khắp mọi nơi trên Trái Đất. Nƣớc là một trong những nhân tố chủ yếu quyết định chất lƣợng môi trƣờng sống của con ngƣời, cũng nhƣ của mọi sinh vật sống trên trái đất. Chỗ nào có nƣớc chỗ ấy có sự sống, không có nƣớc thì mọi hoạt động sống đều đình chỉ. Nƣớc bao phủ 70% mặt đất và tạo thành hơn 2/3 trọng lƣợng của tất cả các sinh vật sống [12]. 1.2.2. Phân bố nước trên trái đất Nƣớc là dạng tài nguyên rất phong phú gần nhƣ vô tận trong sinh quyển, tập trung nhiều nhất ở Đại Dƣơng và trong các lớp băng hà. Tuy nhiên, lƣợng nƣớc ngọt thực sự hiện hữu cho nhân loại trực tiếp sử dụng không phải là vô tận và đặc biệt do sự phân bố không đồng đều nên con ngƣời ở nhiều khu vực trên thế giới đã chịu hạn hán thiếu nƣớc trầm trọng, nhất là vào mùa khô. Bên cạnh đó, lƣợng nƣớc ngầm, nƣớc sông suối còn bị ô nhiễm do hoạt động sinh hoạt của con ngƣời nên một số trƣờng hợp trở thành nguy hiểm cho sức khoẻ và đời sống của con ngƣời và sinh vật. Tổng lƣợng nƣớc lớn nhƣng lƣợng nƣớc ngọt mà con ngƣời có thể sử dụng đƣợc rất ít và chỉ có thể khai thác đƣợc từ các nguồn sau (lƣợng nƣớc ngọt trên bề mặt đất): - Lƣợng nƣớc mƣa rơi xuống mặt đất. - Nƣớc tồn tại trong các sông, rạch, ao, hồ. - Một phần rất ít nƣớc từ đầm lầy và băng tuyết. Hiện nay trên phạm vi toàn cầu con ngƣời dùng 8% trong tổng lƣợng nƣớc ngọt đƣợc khai thác cho sinh hoạt, 23% cho công nghiệp và 63% cho nông nghiệp [12]. Nƣớc ta với lƣợng mƣa bình quân năm khoảng gần 2.000 mm/năm trên cả nƣớc, lại ở vùng trung và hạ lƣu một số sông lớn xuất phát từ các quốc gia khác nên có lƣợng nƣớc bình quân trên đầu ngƣời khá lớn bằng 17.000m3/ngƣời/năm. Modun dòng chảy vùng nhiều mƣa lên tới 70 – 100 l/giây/km2, nơi ít mƣa cũng 5 l/giây/km2. Sông ngòi Việt Nam có tiềm năng cung cấp cho dân sinh và các ngành kinh tế ở nƣớc ta một lƣợng nƣớc khoảng 100-150 km3/năm, chƣa kể lƣợng nƣớc từ bên ngoài đổ vào. Trữ lƣợng nƣớc ngầm có thể khai thác vào khoảng 10 triệu m3/ngày, hiện nay ta đã khai thác khoảng 500m3/năm/ngƣời, chỉ khoảng 3% tiềm năng [12]. Trong thực tế hiện tƣợng thiếu nƣớc đã trở nên nghiêm trọng tại một số địa phƣơng. Các hồ chứa nƣớc lớn nhỏ, các khu tƣới lớn đƣợc xây dựng và hoạt động vài mƣơi năm gần đây đã tăng tổn thất nƣớc do bốc hơi. Lƣợng nƣớc tƣới cho nông nghiệp không hồi quy vào vùng hạ lƣu lên tới trên 20% lƣợng nƣớc dùng. Tại các vùng rừng đã bị tàn phá nghiêm trọng các 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 đi xa hàng chục km để lấy nƣớc ăn. Năm 1993 hạn hán nghiêm trọng tại Quảng Trị, năm 1995 tại Đắc Lắc gây thiệt hại nghiêm trọng về nông nghiệp và khó khăn lớn về đời sống. Ví dụ tại đồng bằng Miền Bắc Trung Quốc, khu vực này đang thiếu hụt khoảng 15 tỷ m3 nƣớc hàng năm, điều này làm sụt giảm năng suất và lƣợng nƣớc ngầm đang ngày càng cạn kiệt dần [40]. Hơn nữa, sự cạnh tranh về nhu cầu nƣớc của các ngành công nghiệp, sinh hoạt của các khu đô thị ngày càng tăng đối với nguồn nƣớc sử dụng cho nông nghiệp. Diện tích đất dành cho canh tác đặc biệt là những cây trồng đòi hỏi lƣợng nƣớc lớn nhƣ lúa nƣớc lúa bắt đầu bị cắt giảm từ những năm 2002, và năm 2007 lúa nƣớc bị cấm canh tác ở khu vực thành phố Bắc Kinh [41]. Ở Việt Nam trong đợt hạn kéo dài đầu năm 2007, do cần một lƣợng nƣớc tƣới lớn cung cấp cho đồng bằng Sông Hồng canh tác nông nghiệp, nhà máy thủy điện lớn nhất Việt Nam đã phải cắt giảm sản xuất đến mức duy 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 ngọt một cách hợp lý và hữu hiệu cần phải đặc biệt chú ý nhằm có đủ dự trữ cho nhu cầu ngày càng tăng nhanh (nƣớc sinh hoạt, nƣớc tƣới tiêu, nƣớc cho công nghiệp và giải trí...). 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, con ngƣời đã lờ đi các tác động ảnh hƣởng đến các nhân tố tự nhiên và môi trƣờng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp. Đặc biệt đối với các nƣớc đang phát triển và các nƣớc nghèo đã làm cho môi trƣờng nƣớc bị ô nhiễm ngày càng trầm trọng hơn. Sự gia tăng dân số quá nhanh là nguyên nhân chính 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 và gia tăng thêm nhiều hình thức dịch vụ. Với trình độ công nghệ hiện nay để sản xuất 1 tấn giấy cần 250 tấn nƣớc, 1 tấn phân đạm cần 600 tấn nƣớc. Trong nông nghiệp để sản xuất đƣờng hoặc chất bột cần khoảng 1000 tấn nƣớc. Sản xuất chất bột từ lúa nƣớc còn cần nhiều hơn. Nhu cầu sinh học của ngƣời và động vật vào khoảng 10 tấn nƣớc/1tấn tế bào sống. Để đáp ứng nhu cầu của mình, tại nhiều nơi trên thế giới con ngƣời đã sử dụng hết nguồn nƣớc mặt và đã phải khai thác nguồn nƣớc ngầm. So với 3 thập kỉ trƣớc đây lƣợng nƣớc ngầm khai thác đã tăng gấp 30 lần và đến đầu thế kỉ 21 tăng thêm 1/3 lần nữa. Chất lƣợng nƣớc có những suy thoái nghiêm trọng. Nồng độ Nitrat ở các sông châu Âu cao hơn nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép [12]. Từ năm 1980, Liên Hiệp Quốc đã khởi xƣớng “thập kỉ quốc tế về cung cấp nƣớc uống và vệ sinh” với mục tiêu là tới năm 1990 tất cả mọi ngƣời trên thế giới đều đƣợc cung cấp nƣớc sạch và có các điều kiện vệ sinh tối thiểu cần thiết. Chƣơng trình đã sử dụng khoảng 300 tỉ USD, thu đƣợc nhiều kết quả tốt nhƣng mục tiêu cuối cùng vẫn chƣa đạt tới. Tới cuối năm 1990, theo báo cáo chỉ 79% dân thành thị và 41% dân nông thôn đƣợc hƣởng nƣớc sạch và điều kiện vệ sinh. Bình quân trong 5 ngƣời sống ở các nƣớc đang phát triển, có 3 ngƣời không đƣợc uống nƣớc sạch, không có nguồn bệnh. 80% bệnh tật trong nhân dân ở các nƣớc này bắt nguồn từ việc dùng nƣớc bị ô nhiễm [12]. Các dòng nƣớc mặt (sông, kênh rạch…) đặc biệt là ở vùng đô thị đều bị ô nhiễm trầm trọng bởi rác thải, nƣớc thải sinh hoạt từ các 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 và nƣớc thải trực tiếp trên bề mặt gây ô nhiễm nƣớc mặt, cản trở lƣu thông của dòng chảy, tắc nghẽn cống rãnh tạo nƣớc tù. Môi trƣờng yếm khí gia tăng phân hủy các hợp chất hữu cơ, không những gây mùi hôi thối, ô nhiễm nguồn nƣớc và môi trƣờng mà còn gây khó khăn trong việc lấy 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, kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội, bảo đảm quốc phòng, an ninh quốc gia. Hiện nay nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt. Nguy cơ thiếu nƣớc, đặc biệt là nƣớc ngọt và sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con ngƣời cũng nhƣ toàn bộ sự sống trên trái đất. Do đó con ngƣời cần phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nƣớc. Hiện nay, đã có nhiều hoạt động tuyên truyền chủ trƣơng xã hội hoá công tác bảo vệ tài nguyên nƣớc, đƣa ra nhiều biện pháp nhằm kêu gọi tất cả các thành viên trong xã hội nâng cao ý thức, cùng hành động tích cực bảo vệ nguồn tài nguyên thiên nhiên này. Bảo vệ tài nguyên nƣớc, nghiên cứu khai thác và sử dụng nƣớc tiết kiệm là nhiệm vụ cấp bách, nó không chỉ đáp ứng các yêu cầu trƣớc mắt mà còn tạo nền tảng vững chắc cho sự nghiệp bảo vệ Tài nguyên và môi trƣờng trong tƣơng lai lâu dài, vì đó là sự sống còn của chính chúng ta hiện nay và con cháu sau này. 1.3. Tình hình sản xuất và tiêu thụ lúa trên thế giới Cây lúa có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới, có khả năng thích nghi rộng nên cây lúa có thể trồng ở nhiều vùng khí hậu khác nhau và đƣợc trồng ở nhiều nơi trên thế giới. Hiện nay trên thế giới có trên 100 nƣớc trồng lúa hầu hết các châu lục, với tổng diện tích thu hoạch năm 2007 khoảng 156 triệu ha (Bảng 2.1). Tuy nhiên sản xuất lúa gạo vẫn tập trung chủ yếu ở các nƣớc châu Á nơi chiếm tới 90% diện tích gieo trồng và sản lƣợng [57]. Trong đó Ấn Độ là nƣớc có diện tích thu hoạch lúa lớn nhất tiếp đến là Trung Quốc. Bảng 1.1. Diện tích năng suất sản lƣợng lúa thế giới Năm 1961 1970 1980 1990 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007  ( Nguồn: FAOSTAT, 2008) [57] Từ năm 1961 đến năm 2000 diện tích lúa trên thế giới tăng từ 115,5 triệu ha lên 154,1 triệu ha. Sau đó diện tích lúa lại giảm dần và mức giảm thấp nhất xuống tới 147,6 triệu ha năm 2002 sau đó lại tăng dần và nay duy trì ở mức khoảng 156,95 triệu ha năm 2007. Nhờ tác động của cuộc cách mạng xanh lần thứ nhất, tạo ra nhiều giống mới có năng suất cao, và áp dụng các biện pháp kỹ thuật mới nhƣ tƣới nƣớc, bón phân, năng suất lúa trung bình tăng gấp đôi từ năm 1961-2000, và nay đạt ở mức khoảng 41 tạ/ha. Đồng thời sản lƣợng lúa cũng tăng gấp 3 lần từ 215,6 triệu tấn năm 1961 tăng lên 598,9 triệu tấn năm 2000 và duy trì ở mức 651,7 triệu tấn năm 2007 (Bảng 1.1). Bảng 1.2. Diện tích, năng suất và sản lƣợng lúa của 10 nƣớc hàng đầu Thế giới năm 2007 Tên nƣớc Diện tích ( Triệu ha) Năng suất ( Tạ/ha) Sản lƣợng (triệu tấn) Trung Quốc 29,49 63,41 187,04 Ấn Độ 44,00 32,07 141,13 Inđônêxia 12,16 46,89 57,04 Băngladesh 11,20 38,84 43,5 Việt Nam 7,30 48,68 35,56 Thái Lan 10,36 26,91 27,87 Myanma 0,82 39,76 32,61 Philippin 4,25 37,64 16,00 Braxin 2,90 38,20 11,09 Nhật Bản 1,67 65,37 10,97 (Nguồn: FAO STAT, 2007) [57] Châu Á là vùng đông dân cƣ và cũng là vùng s ản xuất lúa trọng điểm trên thế giới, có diện tích lúa 133,251 triệu ha và sản lƣợng 477,267 triệu tấn, năng suất bình quân đạt 36 tạ/ha chiếm 90% sản lƣợng thóc trên thế giới, đồng thời Châu Á cũng là nơi tiêu thụ khoảng 90% sản lƣợng gạo thế giới. Theo số liệu của Bảng 1.2 thì trong 10 nƣớc trồng lúa có sản lƣợng trên 10 triệu tấn/ năm đã có 9 nƣớc nằm ở châu Á, chỉ có một đại diện của châu lục khác đó là Braxin (Nam Mỹ). Riêng 8 nƣớc: Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Inđônêxia, Banglađét, Việt Nam, Mianma, Nhật Bản chiếm 90% sản lƣợng lúa của thế giới. Trung Quốc và Nhật Bản là 2 nƣớc có năng suất cao hơn hẳn đạt 61,9 tạ/ha (Trung Quốc) và 65,8 tạ/ha (Nhật Bản). Điều đó có thể lý giải là vì Trung Quốc là nƣớc đi tiên phong trong lĩnh vực phát triển lúa lai và ngƣời dân nƣớc này có tinh thần lao động cần cù, có trình độ thâm canh cao. Còn Nhật Bản là nƣớc có trình độ khoa học kỹ thuật cao, đầu tƣ lớn [16]. Việt Nam cũng là nƣớc có năng suất và sản lƣợng lúa cao đứng hàng trong 10 nƣớc trồng lúa chính, đạt 45,9 tạ/ha. Thái Lan tuy là nƣớc xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới trong nhiều năm liên tục, song năng suất chỉ đạt 26,1 tạ/ha, bởi vì Thái Lan chú trọng nhiều hơn đến canh tác các giống lúa dài ngày, chất lƣợng cao [6]. Trong vài thập niên gần đây Trung Quốc có nhiều thành tựu trong cải tiến giống lúa trong đó đặc biệt quan tâm đến sử dụng ƣu thế lai ở lúa do đó năng suất bình quân đạt 63,41 tạ/ha, sản lƣợng năm 2007 đạt 187,04 triệu tấn cao nhất thế giới [48], thấp hơn so với những năm 90 của thế kỷ XX, nguyên nhân do diện tích sản xuất lúa ngày càng bị thu hẹp bởi sự chuyển đổi cơ cấu kinh tế và vấn đề đô thị hoá. Bên cạnh đó nguồn nƣớc ngọt không đủ và phân bố không đều [12] còn là trở ngại lớn trong việc nâng cao năng suất và sản lƣợng lúa của Trung Quốc. Để bình ổn thị trƣờng lƣơng thực trong năm 2007 vừa qua Trung Quốc cho biết, sản lƣợng ngũ cốc nƣớc này năm nay vƣợt mức 500 triệu tấn và là năm thứ tƣ liên tiếp sản lƣợng ngũ cốc tăng [7]. Tuy nhiên, lƣợng gạo trong nƣớc của Trung Quốc vẫn không đáp ứng đủ cầu. Ấn Độ trong niên vụ 2002 - 2003 sản lƣợng gạo là 72,66 triệu tấn, giảm 20,42 triệu tấn so với năm 2001 - 2002 tƣơng đƣơng 21,94%. Một trong những lý do của sự giảm sụt sản lƣợng là do thời tiết xấu nhƣ hạn hán, lũ lụt, sâu bệnh... ở nhiều vùng. Tuy nhiên, đến năm 2006 - 2007, Ấn Độ đƣợc mùa và sản lƣợng gạo của Ấn Độ đã đạt 141,13 triệu tấn, tăng 68,47 triệu tấn, gần gấp đôi sản lƣợng so với năm 2002 - 2003 [57]. Thái Lan là 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 cây lúa nƣớc. Vì vậy, cây lúa là cây trồng chính trong sản xuất nông nghiệp của Thái Lan với diện tích 9,8 triệu ha, năng suất bình quân 27,8 tạ/ha, sản lƣợng 28 triệu tấn (năm 2000) và là nƣớc xuất khẩu gạo đứng đầu thế giới, chiếm hơn 30% thị phần của thị trƣờng thế giới [57] (Bảng 1.2). Phát biểu với các nhà lãnh đạo Thế giới tại Hội nghị thƣợng đỉnh lƣơng thực ở Rome, 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 lƣợng nƣớc nhất, theo tính toán lƣợng nƣớc cần cung cấp cho lúa cao gấp 3 - 4 lần so với các loại cây trồng thuộc họ hòa thảo khác [47]. Việc cắt giảm khoảng 10% lƣợng nƣớc cho hệ thống canh tác lúa gạo sẽ cung cấp một lƣợng nƣớc tƣơng ứng với 150.000 triệu m3 tƣơng ứng khoảng 25% tổng lƣợng nƣớc ngọt dùng cho mục đích phi nông nghiệp trên toàn cầu [31]. Gần đây các nghiên cứu về 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 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]. 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 quá trình canh tác. Đây là thành quả chung của các chuyên gia đến từ Viện Phát triển Nông thôn (RDA) (Bogra, Bangladesh) và Vi ện 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 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 hiện nay [29]. 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 điểm của 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 khi có các kỹ thuật tiết kiệm nƣớc nhằm mang lại lợi ích cho bản thân họ nhƣ giảm giá thành nƣớc tƣới, tăng năng suất cây trồng. Giảm lƣợng nƣớc đầu vào không hẳn đồng nghĩa với việc tiết kiệm nƣớc, Ở những vùng khan hiếm nƣớc, ngƣời nông dân cần phải trang bị các kỹ thuật trồng lúa trong điều kiện thiếu nƣớc, không phải là tiết kiệm nƣớc bởi ở đó không có lƣợng nƣớc để tiết kiệm, đơn giản là ở những nơi đó không có đủ lƣợng nƣớc để trồng lúa theo phƣơng thức truyền thống. Chính vì vậy, nguyên lý của việc tiết kiệm nƣớc chính là làm tăng lƣợng nƣớc cây sử dụng. Lƣợng nƣớc cây sử dụng là tổng lƣợng chất khô mà cây tạo nên trên một đơn vị nƣớc tƣới. Điều này phụ thuộc vào các dạng nƣớc dòng chảy của nƣớc trong đất, hay lƣợng nƣớc cây sử dụng có thể đƣợc định nghĩa chính là lƣợng chất khô mà cây tạo nên trên đơn vị nƣớc bay hơi đi (WPET) hay tính bằng lƣợng chất khô mà cây tạo nên trên một tổng đơn vị nƣớc đầu vào (WPIT) [47]. Các kỹ thuật canh tác tiết kiệm nước Có rất nhiều kỹ thuật canh tác lúa tiết kiệm nƣớc đã đƣợc áp dụng, các kỹ thuật đang đƣợc phát triển và giúp nông dân trồng lúa có cách nhìn tổng quát về điều kiện tƣới tiêu [47]. Các kỹ thuật này nhằm tăng lƣợng nƣớc cây sử dụng so với tổng số nƣớc cung cấp (do mƣa, tƣới), mà chủ yếu là giảm sự chảy tràn, và thất thoát do thoát hơi bề mặt [32]. Cải tạo tính chất đất: làm đất tối thiểu, tăng khả năng giữ nƣớc của đất Giảm thời gian đất trống: Giảm thiểu thời gian giữa làm đất và gieo cấy, đây là thời gian đất không có cây trồng mọc nên lƣợng nƣớc lúc này không hề tham gia vào việc hình thành năng suất sinh khối trong cây [33]. Canh tác trên đất vừa đủ bão hòa nước: Đất vừa đủ bảo hòa nƣớc là loại đất có thể giữ đƣợc lƣợng nƣớc nhất định trong đất, bởi vậy giảm thiểu lƣợng nƣớc tồn tại trên bề mặt ruộng tạo điều kiện có mặt nƣớc ở phía trên ruộng. Điều này đồng nghĩa với việc giảm thiểu lƣợng nƣớc chảy tràn và lƣợng nƣớc thoát hơi lãng phí trên bề mặt ruộng. Canh tác trên đất vừa đủ bão hòa nƣớc đồng nghĩa với việc chỉ duy trì một lƣợng nƣớc rất thấp khoảng 1cm trên bề mặt. Giảm độ cao mặt nƣớc trên mặt ruộng cũng có nghĩa là giảm đƣợc sự thất thoát nƣớc trên bề mặt thoáng tự do [31].