Cây lúa là cây trồng xuất hiện sớm và tồn tại lâu đời, đặc biệt ở Trung Quốc, Ấn Độ và một số nước châu Á trong đó có Việt Nam. G. Second (1986) khi nghiên cứu tiến hoá của chi Oryza cho rằng hai loài phụ của loài lúa trồng châu Á (O. sativa) là O. indica và O. japonica đã xuất hiện cách đây từ 2 đến 3 triệu năm ở dãy núi Himalaya, sau đó được di thực, phát tán đến các nơi khác trên thế giới. Công bố của Khush G.S. (1997), chi Oryza có thể đã phát sinh 130 triệu năm trước đây ở Trung Ấn Độ sau đó do sự phân rã lục địa đã hình thành các loài khác nhau theo vùng sinh thái. Trong cuốn sách “Cây Lúa, cổ xưa và lịch sử - Rice: Origin, Antiquity and History”, Shatanjiw D. S. (2010) cho rằng lúa trồng được thuần hóa đầu tiên ở lưu vực sông Dương Tử - Trung Quốc cách đây 9000 năm và sau đó được trồng trọt ở Đông Nam Á và lục địa Ấn Độ; từ Trung Quốc phát tán đến Nhật Bản, Triều Tiên và từ Ấn Độ phát tán đến Tây Á và châu Âu.
Nguồn gốc tiến hóa của lúa trồng từ lúa dại vẫn đang là một câu hỏi lớn đối với các nhà khoa học, bởi vì nghiên cứu genome của lúa trồng có thể bắt nguồn từ bộ genome lúa dại khác nhau. Tuy nhiên, gần đây phân tích gen sh4 về tính trạng rụng hạt cho thấy mức độ giảm rụng từ lúa dại đến lúa trồng, như vậy có thể chúng có cùng một tổ tiên. Năm 2012, các nhà khoa học Trung Quốc đã chứng minh thông qua lập bản đồ genome lúa cho rằng loài phụ O. japonica lần đầu tiên được thuần hóa từ loài lúa dại O. rufipogon ở miền Nam Trung Quốc. Loài phụ O. indica là kết quả phát triển từ lai giữa japonica và lúa dại khi các giống lúa ban đầu phát triển đến Đông Nam và Nam châu Á.
Đa dạng và phân bố
Lúa trồng châu Á (O. sativa) có hai loài phụ sinh thái là indica và japonica (bao gồm cả loài phụ japonica nhiệt đới và ôn đới). Lúa trồng châu Phi (O. glaberrima) có nguồn gốc từ Tây Phi. Đã tìm thấy 22 loài lúa dại ở châu Á, châu Phi, châu Úc và châu Mỹ, nhưng chỉ có số ít có quan hệ gần gũi với lúa trồng
Chi Oryza gồm có 23 loài và 9 kiểu genome, đại diện trong vốn gen sử dụng để cải tiến di truyền và tạo giống lúa, phân loại mối quan hệ phát sinh loài của genome lúa cho thấy mức đô đa dạng nguồn gen lúa toàn cầu
Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) đã thu thập nguồn gen lúa từ năm 1962 và duy trì, bảo tồn hơn 107.000 mẫu nguồn gen với hầu hết là lúa dại và vật liệu di truyền của các loài O. sativa, O. glaberrima và các loài dại, đại diện của 8 chi của tộc Oryzeae. Đa dạng nguồn gen lúa hiện nay đang được bảo tồn tại nhiều cơ quan Quốc tế, mỗi quốc gia và các chương trình tạo giống lúa khác nhau
Ngày nay chọn tạo giống lúa mới đặc biệt sau cuộc “Cách mạng xanh” vào những năm 1960 đã bổ sung và tạo nên sự đa dạng cao hơn. Ví dụ nếu phân lúa theo kiểu hình sinh thái có thể phân thành 9 nhóm chính.
- Lúa cạn
- Lúa canh tác nhờ nước trời đất cao
- Lúa canh tác nhờ nước trời đất thấp
- Lúa canh tác có tưới
- Lúa chịu nước sâu
- Lúa chịu ngập
- Lúa chịu mặn
- Lúa chịu phèn
- Lúa nổi
Trong mỗi nhóm sinh thái bao gồm rất nhiều nhóm phụ như nhóm lúa nếp và lúa tẻ, nhóm phản ứng ánh sáng ngày ngắn, nhóm không phản ứng ánh sáng.
Đặc điểm hình thái cây lúa
Hình thái cấu trúc cây lúa cũng rất đa dạng về chiều cao, số lá, số nhánh, góc đẻ nhánh, dạng bông, cấu tạo bộ rễ. Tuy nhiên mô hình chung như hình sau
Lá lúa hoàn chỉnh gồm có bẹ lá ôm thân cây, phiến lá, lưỡi lá, tai lá, cổ lá. Số lá tùy thuộc vào giống trung bình khoảng 12 – 18 lá, những giống thời gian sinh trưởng ngắn số lá từ 12- 15 lá, những giống thời gian sinh trưởng dài 16 đến 18 lá hoặc có thể nhiều hơn. Góc độ lá và độ uốn cong của lá rất khác nhau đổi với mỗi giống và loài. Tác giả Nguyễn Văn Hiển cho rằng có thể phân làm ba nhóm dựa trên góc độ lá: lớn > 600 , trung bình 30 – 590 và lá đứng góc lá <290 . Lá đòng là lá quan trọng nhất, chiều dài lá đòng giống địa phương biến động từ 23 đến 44 cm, các giống cải tiến có chiều dài lá đòng ngắn hơn
Tốc độ ra lá phụ thuộc vào giống, mùa vụ và nhiệt độ môi trường, nhiệt độ thích hợp khoảng 24-270C, nhiệt độ cao tốc độ ra lá thường 3 – 4 ngày/lá, nhiệt độ thấp đôi khi 7 -8 ngày ra một lá.
Rễ lúa thuộc loại rễ chùm mọc từ các đốt thân dưới mặt đất, rễ trên mặt đất là rễ bất định
Bông lúa gồm trục bông, gié cấp 1, cấp 2, trên gié mang các hoa lúa, mỗi bông lúa có số hoa trung bình 150 hoa, những giống cải tiến ngày nay có số hoa nhiều hơn có thể tới 700 - 800 hoa/bông. Xắp xếp hoa trên bông cũng có nhiều dạng, xếp xít, vừa phải hay thưa.
Cấu tạo hoa gồm 2 vỏ trấu gọi là vỏ trấu lớn và vỏ trấu nhỏ. Thành phần cấu tạo vỏ chính là silic. Trên vỏ trấu thường các đường gân và rãnh tuỳ thuộc giống.
Hình dạng và kích thước hoa cũng khác nhau giữa các loài phụ và giống, thường có dạng dài, bầu hoặc tròn tương ứng với dạng hạt khi chín. Màu sắc hoa xanh nhạt, trắng, tím, sọc tím, đen, nâu, nâu đen. Trong hoa có 6 chỉ nhị mang 6 bao phấn, hai vòi nhụy gắn với bầu nhụy
Sau khi thụ phấn, mỗi hoa phát triển thành một hạt thóc. Hạt gạo (quả lúa) là quả đơn, hỗn hợp của vỏ quả ngoài và bầu nhuỵ, hạt được bao bọc chặt bởi mày và lá bắc. Nội nhũ tinh bột gồm các tế bào vỏ mềm, mỏng, những hạt tinh bột nhỏ hỗn hợp với một số protein. Phôi rất nhỏ nằm ở đầu mặt bên hạt gồm lá mầm, rễ phôi và thân mầm. Phía ngoài phôi được bọc bởi lớp alơron. Bao lá mầm được bọc bởi lớp vảy và màng phôi ngoài.
Các giai đoạn sinh trưởng phát triển
Lúa có hai giai đoạn sinh tưởng phát triển chính là giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng từ gieo trồng đến phân hóa hoa, giai đoạn sinh trưởng sinh thực từ phân hóa hoa đến chín. Để đánh giá nguồn gen lúa Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế (IRRI) chia thành 9 giai đoạn sinh trưởng phát triển là: 1- Nảy mầm, 2- Cây con (mạ) 3- Đẻ nhánh, 4- vươn lóng, 5-làm đòng, 6- Trỗ, 7- Chín sửa, 8- Chín sáp, 9- Chín hoàn toàn
Một số nghiên cứu còn chia các giai đoạn nhỏ hơn, tùy theo mục tiêu và kỹ thuật canh tác để phân chia chi tiết hơn.
Sản xuất lúa trên thế giới và Việt Nam
Sản xuất lúa toàn cầu với diện tích 164,1 triệu ha (tr.ha) và được phân bố ở tất cả các châu lục gồm 121 quốc gia. Châu Âu có số nước trồng lúa ít nhất là 11 nước. Những nước có sản lượng lúa gạo lớn là Trung Quốc (202,6 triệu tấn – tr.t), Ấn Độ (155,7 tr.t), Bangladesh (50,6 tr.t), Việt Nam (42,3 tr.t), Thái Lan (34,5 tr.t) và Myanmar (32,8 tr.t) đều là những nước châu Á. Năm 2017 diện tích lúa toàn cầu tăng là 167,2 triệu ha, năng suất bình quân đạt 4,6 tấn và sản lượng đạt 769,6 triệu tấn.
Sản xuất lúa của Việt Nam đã có lịch sử lâu dài khoảng 4000 năm, thời kỳ đầu canh tác chủ yếu nhờ nước trời và nước thủy triều, giống lúa chủ yếu là các giống địa phương năng suất thấp chỉ đạt 1,8 – 1,9 tấn/ha, sau những năm 1960 diện tích, năng suất và sản lương tăng lên nhanh chóng. Năm 1976 diện tích lúa của Việt Nam đạt 5,2 triệu ha đến 2017 diện tích lúa cả nước là 7,7 trệu ha, năng suất bình quân 5,5 tấn/ha và sản lượng xấp xỉ 45 triệu tấn. Từ một nước thiếu đói, Việt Nam đã vươn lên bảo đảm đủ an ninh lương thực cho người dân và một trong những cường quốc xuất khẩu gạo hàng đầu thế giới.
Tài liệu tham khảo
- Phạm Văn Cường, Tăng Thị Hạnh, Vũ Văn Liết, Nguyễn Thiện Huyên, Nguyễn Hữu Tề, Giáo trình cây lúa, NXB Đại học Nông nghiệp, 2015.
- IRRI, Steps to successful rice production, IRRI, DAPO Box 7777, Metro Manila, Philippines, 2015.
- IRRI, Standard Evaluation System (SES) for Rice, 5th edition June 2013, IRRI, DAPO Box 7777, Metro Manila, Philippines, 2013.
- De Datta. Surajit K, Principles and practices of rice production. John Wiley & Sons, Inc., 1981.
- Nguyễn Văn Hiển, Giáo trình chọn giống cây trồng, NXB Giáo dục, 2000.
- Nguyễn Văn Hoan, Cây lúa và kỹ thuật thâm canh cao sản ở hộ nông dân, NXB Nghệ An, 2003.
- Khush GS. Plant Mol Biol. 1997 Sep; 35(1-2):25-34; Origin, dispersal, cultivation and variation of rice, IRRI, International Rice Research Institute, 1997.
