ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY LÚA

HỌC PHẦN: KỸ THUẬT TRỒNG LÚA
Chương II: ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY LÚA
Chương II: ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY LÚA
Mục tiêu
Qua nội dung chương, SV cần nắm:
- Đặc điểm sinh thái- sinh học của cây lúa
- Đặc điểm sinh trưởng- phát triển của cây lúa
Chương II: ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA CÂY LÚA
1. Nguồn gốc cây lúa trồng và hệ thống phân loại cây lúa




1. Nguồn gốc cây lúa trồng và hệ thống phân loại cây lúa

1.1 Nguồn gốc cây lúa trồng
+ Cây lúa trồng Oryza sativa L. là một loài cây thân thảo, sinh sống hàng năm. Thời gian sinh trưởng của các giống dài, ngắn khác từ 60 – 250 ngày.
+ Về phương diện TV học, lúa trồng hiện nay là do lúa dại Oryza fatua hình thành thông qua quá trình chọn lọc nhân tạo lâu dài.
1.2 Các trung tâm phát triển cây lúa
+ ĐN Á là nơi cây lúa đã được trồng sớm nhất, ở thời đại đồ đồng nghề trồng lúa đã rất phồn thịnh.
+ Cây lúa trồng ngay có thể được thuần hóa từ nhiều nơi khác nhau thuộc châu Á như: Myanma, VN, TQ, Ấn Độ, Thái Lan.
+ Tại nơi phát sinh cây lúa hiện còn vì loài lúa dài và ở những địa điểm trên để tìm được đầy đủ bộ gen của cây lúa.
1.2 Các trung tâm phát triển cây lúa
+ Từ các nơi phát sinh, cây lúa sau đó lan đi khắp TG cùng với sự giao lưu của con người.
+ Tới các nơi mới với điều kiện sinh thái mới và sự can thiệp của con người thông qua quá trình chọn tạo giống mà cây lúa ngày nay có hàng vạn giống đặc trưng, đặc tính đa dạng đủ đáp ứng yêu cầu của con người.
1.3 Phân loại cây lúa
a. Phân loại cây lúa theo hệ thống phân loại thực vật
b. Phân loại cây lúa theo hệ thống của các nhà chọn giống
* Phân loại theo loại hình sinh thái địa lí
* Phân loại theo nguồn gốc hình thành
* Phân loại theo tính trạng đặc trưng (IRRI – INGER – 1995)
a. Phân loại cây lúa theo hệ thống phân loại thực vật
Theo phân loại học TV, cây lúa được xếp theo trình tự sau:
Ngành: Angiospermac – Thực vật có hoa
Lớp: Monocotyledones – lớp 1 lá mầm
Bộ: Poales (Graminales) – Hòa thảo có hoa
Họ: Poales (Graminales) – Hòa thảo
Họ phụ: Poidae – Hòa thảo ưa nước
Chi: Oryza – lúa
Loài: Oryza sativa – lúa trồng
a. Phân loại cây lúa theo hệ thống phân loại thực vật
Loài phụ: (Subspecies)
Subsp: japonica: Loài phụ Nhật Bản
Subsp: indica: Loài phụ Ấn Độ
Subsp: javanica: Loài phụ Java
Biến chủng (varietas) Var – Mutica – Biến chủng hạt mỏ cong.
b. Phân loại cây lúa theo hệ thống của các nhà chọn
* Phân loại theo loại hình sinh thái địa lí: Theo Liakhovkin A.G (1992), lúa trồng có 8 nhóm sinh thái địa lí sau:
- Nhóm Đông Á: Triều Tiên, Nhật Bản, TQ. Đặc trưng của nhóm này là chịu lạnh tốt, hạt khó rụng.
- Nhóm Nam Á: từ Pakistan sang vùng bờ biển phía nam TQ và Bắc VN. Đặc điểm nổi bật của nhóm sinh thái này là chịa lạnh kém, hạt dài và nhỏ.
* Phân loại theo loại hình sinh thái địa lí:
- Nhóm Philippin: nhóm lúa điển hình nhiệt đới không chịu lạnh  toàn bộ vùng Đông Nam Á.
- Nhóm Trung Á: các nước Trung Á. Lúa hạt to, chịu lạnh và chịu nóng. (1000 hạt/32gr)
- Nhóm Iran: gồm các nước TRung Đông xung quanh Iran. Hạt chịu lạnh, hạt to, đục và gạo dẻo.
* Phân loại theo loại hình sinh thái địa lí:
- Nhóm châu Âu: Nga, Italia, TBN,… loại hình Japonica chịu lạnh, hạt to, gạo dẻo nhưng kém chịu nóng.
- Nhóm châu Phi: lúa trồng thuộc loài Oryza glaberrima.
- Nhóm châu Mĩ La tinh: gồm các nước Trung Mĩ và Nam Mĩ. Nhóm cây lúa cao, thân to, khỏe, hạt to, gạo trong và dài, chịu ngập và chống đỗ tốt.
* Phân loại theo nguồn gốc hình thành
+ Nhóm quần thể địa phương: được hình thành trong một khoảng thời gian dài ở từng địa phương khác nhau.
+Nhóm quần thể lai: được tạo ra bằng phương pháp lai trong các chương trình chọn giống khác nhau.
* Phân loại theo nguồn gốc hình thành
+ Nhóm quần thể đột biến: được tạo ra bằng pp đột biến.
+ Nhóm quần thể tạo ra bằng CNSH: gồm các quần thể chuyển gen, nuôi cấy bao phấn hoặc chọn dàng tb.
+ Nhóm các dàng bất dục đưc: là nhóm chứa kiểu gen gây bất dục đực.
* Phân loại theo tính trạng đặc trưng (IRRI – INGER – 1995)
Tập đoàn năng suất cao.
Tập đoàn chất lượng cao
Tập đoàn giống chống bệnh
Tập đoàn giống chống và chịu sâu
Tập đoàn chống chịu rét
* Phân loại theo tính trạng đặc trưng (IRRI – INGER – 1995)
Tập đoàn chống chịu hạn
Tập đoàn chịu chua, mặn, phèn
Tập đoàn giống chịu ngập úng
Tập đoàn giống và thời gian sinh trưởng đặc thù.
2. Đặc điểm hình thái – sinh học của cây lúa
2.1 Cấu tạo hạt lúa và sự nảy mầm

Thảo luận:
+ Cấu tạo hạt lúa và sự nảy mầm?
+ Sự phát triển của cây lúa non (cây mạ) và điều kiện cần thiết để có cây mạ tốt?
a. Cấu tạo hạt lúa
Vỏ trấu: có 2 mảnh, một mảnh to và một mảnh nhỏ ôm lấy nhau. Vỏ trấu có màu khác nhau tùy theo giống.

- Râu: hạt thóc có thể có râu hoặc không có râu. Ở hạt có râu thì mỏ hạt kéo dài ra thành râu, màu sắc của vỏ hạt và màu sắc của râu thường cùng một màu. Mỏ hạt là một bộ phận của vỏ trấu to
a. Cấu tạo hạt lúa

- Mày trấu: Mỗi hạt trấu có hai mày trấu dính liền với cuống hạt. Mày trấu dài hay ngắn tùy theo giống.
a. Cấu tạo hạt lúa
- Hạt gạo: gồm 2 phần: nội nhũ và phôi.
Nội nhũ được bao bọc bởi lớp vỏ cám, màu sắc lớp vỏ cám tùy theo giống. Nội nhũ là phần dự trữ dinh dưỡng để nuôi phôi và khi nảy mầm thì cung cấp dinh dưỡng cho phôi phát triển thành cây lúa non.
Phôi ở phía cuối của hạt thóc, khi nảy mầm thì phôi phát triển thành mầm và rễ để lại bắt đầu một chu kì mới của cây lúa.
b. Sự nảy mầm của hạt
Hạt hút nước trương lên gặp nhiệt độ thích hợp và đầy đủ không khí thì nảy mầm. Đầu tiên là một khối trắng xuất hiện , tiếp đến là rễ phôi xuất hiện và dài ra nhanh chóng, rồi bao mầm có dạng mũi chông đâm ra.
c. Điều kiện cần thiết để hạt lúa nảy mầm
- Nước
- Nhiệt độ
- Không khí
2.2 Cây lúa non (cây mạ)
* Sự phát triển của cây mạ
Hạt nảy mầm sẽ phát triển thành cây mạ (lúa non). Đầu tiên từ phôi mầm đâm ra lá nguyên thủy chưa có phiến lá, lá thật đầu tiên với phiến lá hoàn chỉnh đồng thời một số rễ mới cũng hình thành.

Với sự xuất hiện của lá thật đầu tiên và các rễ mới, mộng mạ đã phát triển thành cây mạ. Cây mạ hoàn chỉnh gồm 3 bộ phận: lá, thân, rễ.
* Điều kiện cần thiết để có cây mạ tốt
Đủ nước: nước giúp cây mạ sinh trưởng khỏe và đều; thiếu nước cây mạ sinh trưởng kém, yếu, lớp nước sâu làm cây mạ lướt.

Nhiệt độ: thích hợp nhất 23 – 25oC (to < 13oC kéo dài trên 7 ngày cây mạ chết)
* Điều kiện cần thiết để có cây mạ tốt
Đủ độ sáng: trời nắng nhẹ, mộng mạ ở nơi đủ ánh sáng giúp cây mạ phát triển tốt.
Đủ dinh dưỡng: khi cây mạ có một lá thật thì nó đã hút được dinh dưỡng từ đất. Cần bón đủ phân và cân đối cả N, P, K để có cây mạ khỏe.
Thảo luận:
Đặc điểm hình thái – sinh học của:
+ Rễ lúa
+ Thân cây lúa
2.3 Rễ lúa
2.3 Rễ lúa
a. Hình thái cấu tạo rễ lúa:
Rễ cây là rễ chùm.
Khi hạt nảy mầm thì mới chỉ có 1 rễ là rễ phôi. Sau đó các rễ khác mọc ra từ các đốt thân và khi khi có 1 lá thật cây lúa non đã có thể có 4 – 6 rễ mới, càng về sau số lượng rễ càng nhiều thêm.
2.3 Rễ lúa
b. Sự phát triển của bộ rễ
Số lượng rễ của một khóm lúa phụ thuộc vào số mắt thân. Cây lúa có thêm nhánh thì số lượng rễ nhiều thêm.
Bộ rễ lúa phân bố ở tầng đất mặt. Giai đoạn lúa đẻ nhánh hầu hết rễ tập trung ở lớp đất 10 cm trên cùng, các giai đoạn sau có tới 20 cm
Số lượng rễ đạt tối đa ở giai đoạn trước trổ và giảm đi ở thời kỳ chín.
2.4 Thân cây lúa
2.4 Thân cây lúa
a. Hình thái cấu tạo thân cây lúa
Thân cây lúa gồm 2 phần:
- Các bẹ lá kết lại với nhau: thân giả
- Các lóng kế tiếp: thân thật.
a. Hình thái cấu tạo thân cây lúa
Thời kì lúa con gái, thân giả: dẹt và xốp nhìn thấy trên mặt đất; thân thật nằm sâu trong bẹ lúa, sát mặt đất và còn rất ngắn.

Thân thật của cây lúa chỉ hình thành từ khi cây lúa vươn đốt. Thân thật gồm các lóng nối với nhau kế tiếp qua các đốt, phần cuối của thân lúa là bông lúa
b. Sự phát triển của thân lúa
Thân lúa phát triển ở giai đoạn làm đốt. Mỗi thân lúa thường có 4 – 5 lóng dài phân biệt được. Các lóng phát triển lần lượt từ lóng thấp đến lóng cao và các lóng sau dài hơn lóng trước. Dài nhất là lóng sát bông.
2.5 Nhánh lúa và sự đẻ nhánh
Thảo luận:
Đặc điểm hình thái – sinh học của:
+ Nhánh lúa và sự đẻ nhánh
+ Lá lúa
a. Nhánh lúa
Nhánh lúa là một cây lúa con mọc từ mầm nhánh trên thân cây mẹ do đó nhánh lúa có đủ rễ, thân, lá và có thể sống độc lập, trổ bông kết hạt như cây mẹ.
2.5 Nhánh lúa và sự đẻ nhánh
b. Sự đẻ nhánh của cây lúa
Quá trình hình thành nhánh lúa qua 4 giai đoạn:
- Giai đoạn mầm nhánh phân hóa
- Giai đoạn nhánh hình thành
- Giai đoạn nhánh dài ra trong bẹ lá
- Giai đoạn nhánh xuất hiện
b. Sự đẻ nhánh của cây lúa
Khi gặp đk thuận lợi lúa có thể đẻ nhánh như sau:
Lá thứ 4: thêm một nhánh con
Lá thứ 5: thêm một nhánh con nữa (nhánh 2)
Lá thứ 6: thêm nhánh 3 và 2 nhánh cháu
Lá thứ 7: thêm nhánh 4, 3 nhánh cháu và nhánh con 1, 2, 3 và 2 nhánh chắt.
Tổng số nhánh có thể đẻ ở thời kì cây lúa có 7 – 7,5 lá là 14 nhánh.
Sơ đồ đẻ nhánh ở cây lúa
2.6 Lá lúa
a. Hình thái lá lúa
Một lá lúa hoàn chỉnh gồm các bộ phận: bẹ lá, phiến lá, cổ lá, tai lá và lưỡi lá (thìa lìa)
Ở giai đoạn lúa con gái, bẹ lá ôm lấy nhau và tạo thành thân của nhánh cúa, đó là thân giả.
Phiến lá là nơi diễn ra quá trình quang hợp để tạo ra hydratcacbon. Phiến lá gồm các gân chạy song song, tùy thuộc vào giống mà phiến lá có hình dạng khác nhau
a. Hình thái lá lúa
Lá lúa có màu sắc khác tùy theo giống, đa số giống lúa có màu xanh và ở các mức độ khác nhau.
Tai lá là một bộ phân đặc trưng của cây lúa trong họ hòa thảo chỉ có cây lúa mới có tai lá.
b. Cấu tạo lá lúa
Biểu bì
Mô đồng hóa: chứa chất diệp lục và phân bố cả 2 mặt lá nên lá lúa quang hợp hai mặt.
Mạch dẫn lớn, mạch dẫn nhỏ.
Lá lúa có nhiều khí khổng phân bố cả ở mặt trên cũng như mặt dưới lá.
Mô cơ giới tạo nên độ cứng của bẹ lá còn các mạch dẫn thì dẫn nước, các chất dd được hút từ dưới lên lá và dẫn các chất tổng hợp được từ là lên thân, xuống rễ và đến các bộ phận khác của cây lúa.
c. Quá trình phát triển của lá lúa
Lá lúa mọc từ mầm lá trên mắt đốt thân. Mỗi mắt thân tương ứng với một lá nên cây lúa có bao nhiêu mắt đốt thân thì có bao nhiêu lá.
Lá lúa được hình thành qua 4 giai đoạn:
Giai đoạn mầm lá bắt đầu phân hóa
Giai đoạn 2: giai đoạn hình thành phiến lá
Giai đoạn 3: hình thành bẹ lá
Giai đoạn 4: một lá mới xuất hiện
  4 giai đoạn tiếp theo thời kì hình thành l:

- Hoàn thiện về hình thái: lá tiếp tục dài ra chuyển từ màu xanh vàng sang xanh và đạt hình thái ổn định.
- Giai đoạn lá hoạt động mạnh: quang hợp xảy ra mạnh mẽ, các chất dd được tích lũy phục vụ cho hoạt động sống của cây.
4 giai đoạn tiếp theo thời kì hình thành là:
- Giai đoạn hoạt động giảm: khi khối lượng lá đạt cao nhất thì hoạt động của lá bắt đầu giảm. Sự giảm này tăng cùng với độ già của lá, các chất tích lũy trong lá cũng giảm.
- Giai đoạn ngừng hoạt động: lá già, vàng úa, héo dần và chết.   
d. Sự sắp xếp của các loại lá trên thân và vai trò của lá
Trên 1 nhánh lúa, các lá kế tục nhau và được xếp so le. Số lượng lá trên thân chính tùy theo giống. Giống có thời gian sinh trưởng dài thì số lá càng nhiều.
Lá hình thành đầu tiên là lá nguyên thùy, lá này có bẹ lá mà chưa có phiến lá.
Lá công năng: l lá thứ 2 tính từ trên xuống.
Lá đòng: là lá cuối cùng và trên một nhánh lúa thì nó là lá trên cùng do vậy được tiếp nhận nhiều ánh sáng.
2.7 Bông lúa
2.7 Bông lúa
Thảo luận:
Đặc điểm hình thái – sinh học của:
+ Bông lúa
+ Cấu tạo hoa lúa
+ Quá trình thụ phấn, thụ tinh của cây lúa.
+ Sự phát triển của hạt lúa.
a. Hình thái bông lúa

Một bông lúa gồm: trục bông, gié cấp I, gié cấp II, các hoa lúa (sau này là hạt lúa).
Bông lúa có nhiều dạng khác: bông thẳng, bông cong đầu, bông cong tròn.               
b. Cấu tạo hoa lúa
b. Cấu tạo hoa lúa
Hoa lúa được cấu tạo gồm vỏ trấu ngoài, vỏ trấu trong, 2 mày trấu, nhị đực và 6 bao phấn, nhụy cái gồm bầu nhụy và 2 vòi nhụy.
c. Trổ bông, nở hoa, thụ phấn và thụ tinh
- Thời gian từ khi bông lúa thoát ra khỏi đòng là lúa trổ. Thời gian từ khi bông lúa nhú ra khỏi đòng đến khi tòan bộ bông lúa thoát ra gọi là thời gian trổ.
- Sau khi trổ, bông lúa nở hoa (phơi màu). Trong một bông các hoa ở đầu bông nở trước, tiếp đến là các hoa giữa bông và trình tự bắt đầu ngược lên và xuôi xuống. Trong một gié thì các hoa ở đầu gié nở trước, sau đó đến hoa cuối gíe, hoa thứ 2 nở sau cùng. Hoa lúa nở rộ lúc 9-10 giờ sáng.
c. Trổ bông, nở hoa, thụ phấn và thụ tinh
- Hoa lúa nở thì vỏ trấu mở ra, 6 bao phấn vươn ra ngòai tung phấn lên vòi nhụy. Hạt phấn ngay sau đó nảy mầm trên vòi nhụy. Đó là quá trình thụ phấn.
c. Trổ bông, nở hoa, thụ phấn và thụ tinh
- Cây lúa có quá trình thụ tinh kép: hạt phấn sinh ra 2 tinh tử, 1 tinh tử kết hợp với tế bào trứng để tạo phôi, còn 1 tinh tử khác thì kết hợp với tế bào phôi tâm để tạo ra nội nhũ
- Sau khi lúa phơi màu khỏang 8 giờ thì quá trình thụ tinh hoàn thành, hoa lúa phát triển thành hạt lúa.
d. Sự phát triển của hạt lúa
- Hạt lúa còn gọi là hạt thóc, là một hoa lúa sau khi thụ phấn, thụ tinh phát triển thành.
- Cùng với phôi, nội nhũ cũng phát triển nhanh chóng để trở thành hạt gạo. Hạt gạo phát triển theo chiều dài trước, 4 ngày sau khi thụ tinh gạo non đã hình thành ở đỉnh của vỏ trấu và bắt đầu quá trình tích lũy tinh bột.
- Sau khi lúa trổ đến hạt lúa chín trải qua khỏang 30-35 ngày tùy theo vụ và giống lúa.
3. Đặc điểm sinh trửơng- phát triển của cây lúa
-Thảo luận:
+ Ba thời kì sinh trửơng - phát triển của cây lúa.
+ Các giai đọan phát triển của cây lúa.
3.1 Ba thời kì sinh trửơng - phát triển của cây lúa
a. Thời kì sinh trưởng sinh dưỡng
b. Thời kì sinh trưởng sinh thực
c. Thời kì chín
a. Thời kì sinh trưởng sinh dưỡng:
- Là thời kì cây lúa hình thành nhánh, lá và một phần thân. Cần có sự cân đối giữa sinh trửơng nhánh và sinh trửơng lá sao cho số lá sinh ra đều có khả năng ra được số lá gần với số lá của giống.
b. Thời kì sinh trưởng sinh thực
Là thời kì cây lúa hình thành hoa, tập hợp thành bông lúa. Nếu chăm sóc tốt, thời kì thứ nhất đã đẻ nhánh, thời tiết thuận lợi, số hoa sẽ hình thành tối đa, có nhiều hạt trên bông.
c. Thời kì chín
Ở các hoa lúa đựơc thụ tinh xảy ra quá trình tích lũy tinh bột và sự phát triển của phôi. Nếu đủ dinh dưỡng, không bị sâu bệnh thì hoa sẽ thụ tinh nhiều, cho ra nhiều hạt chắc.
3.2 Các giai đọan phát triển của cây lúa
Ba thời kì sinh trửơng của cây lúa trãi qua 10 giai đọan như sau:
- Thời kì sinh trưởng sinh dưỡng: từ gđ 0-3
+ Gđ 0: từ nứt nanh đến nảy mầm, hạt lúa hình thành rễ và mầm
+ Gđ 1: giai đọan mạ, lá thật đầu tiên xuất hiện đến trước khi nhìn thấy nhánh thứ nhất.
- Thời kì sinh trưởng sinh dưỡng: từ gđ 0-3
+ Gđ 2: Gđ đẻ nhánh, bắt đầu từ khi cây lúa có nhánh đầu tiên đến khi cho nhánh tối đa.
+ Gđ3: gđ vươn lóng, bắt đầu từ cuối đẻ nhánh đến trước hình thành đòng.

- Thời kì sinh trưởng sinh thực: từ gđ 4-6

+ Gđ 4: phân hóa đòng đến đòng già
+ Gđ 5: trổ bông
+ Gđ 6: Nở hoa, thụ phấn, thụ tinh
- Thời kì chín: gđ 7-9
+ Gđ 7: chín sữa
+ Gđ 8: chín sáp
+ Gđ 9: chín hòan tòan
3.3 Các bước phân hóa đòng và hoa lúa
+ Bước 1: đỉnh sinh trưởng bắt đầu phân hóa
+ Bước 2: phân hóa gíe cấp I
+ Bước 3: phân hóa gíe cấp II và phân hóa hoa, bông lúa non dài khoảng 1mm
+ Bước 4: phân hóa nhị đực và nhụy, bông lúa non dài khoảng 1,5 - 1 cm.
3.3 Các bước phân hóa đòng và hoa lúa
+ Bước 5: hình thành tế bào mẹ hạt phấn, hoa lúa đã có hình dạng đặc trưng, bông lúa non dài 1, 5 - 5 cm
+ Bước 6: phân bào giảm nhiễm, hoa lúa định hình, bông lúa non dài 5 - 10 cm
+ Bước 7: tích lũy các chất trong hạt phấn, hoa lúa và bông lúa đạt độ dài tối đa
+ Bước 8: hạt phấn thành thục, bông lúa sẵn sàng trổ