Các yếu tố khí hậu thời tiết với sinh trưởng của cây lúa

Cũng như mọi cây trồng khác, quá trình sinh trưởng – phát triển của cây lúa chịu ảnh hưởng rất lớn của điều kiện ngoại cảnh, trước hết là điều kiện khí hậu, thời tiết. Điều kiện sinh thái nói chung và khí hậu, thời tiết nói riêng ảnh hưởng trực tiếp đến các quá trình sinh trưởng – phát triển, quá trình hình thành năng suất lúa cũng như việc hình thành các vùng trồng, vụ trồng và phương thức trồng lúa khác nhau. Nắm được mối quan hệ này, chúng ta mới có cơ sở để xây dụng chế độ trồng trọt, bố trí mùa vụ và cơ cấu cây trồng hợp lý, áp dụng các biện pháp kỹ thuật phù hợp nhằm thâm canh tăng năng suất, tăng sản lượng lúa và sử dụng hợp lý tài nguyên, duy trì được sự cân bằng sinh thái, góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

Các yếu tố khí hậu, thời tiết ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng, phát triển của cây lúa trên đồng ruộng là nhiệt độ, mưa, ánh sáng và gió. Chúng có mối quan hệ với sự sinh trưởng, phát triển của cây lúa trên đồng ruộng như thế nào, chúng ta cần tìm hiểu để bố trí mùa vụ thích hợp, nhằm giúp cây lúa nhận được sự hài hòa và thuận lợi nhất của các yếu tố khí hậu, thời tiết.

1. Nhiệt độ

Cây lúa là loại cây ưa nóng. Để hoàn thành chu kỳ sống, cây lúa cần một lượng nhiệt nhất định. Theo tác giả Bugai X.M, Maistrenko AL, cây lúa ôn đới yêu cầu tổng nhiệt độ 2500 ÷ 3000^oC. Lúa nhiệt đới yêu cầu 3500 ÷ 4500⁰C, giống dài ngày cần 5000⁰C, các giống ngắn ngày yêu cầu tổng nhiệt độ thấp hơn khoảng từ 2500 ÷ 3000⁰C.

Trong quá trình sinh trưởng, nếu gặp nhiệt độ cao, cây lúa chóng đạt được tổng nhiệt độ cần thiết, sẽ ra hoa và chín sớm hơn, tức là rút ngắn thời giai sinh trưởng. Nếu gặp nhiệt độ thấp thì kết quả ngược lại. Ở nước ta các giống lúa ngắn ngày là những giống mẫn cảm với nhiệt độ nên thời gian sinh trưởng của chúng dễ biến động theo nhiệt độ hàng năm và theo thời vụ. Ở điều kiện nhiệt độ ổn định thì thời gian sinh trưởng của các giống lúa cũng ít thay đổi. Cây lúa yêu cầu nhiệt độ khác nhau qua các thời kỳ sinh trưởng khác nhau.

a/ Thời kỳ nảy mầm: Nhiệt độ giới hạn thấp nhất đối với quá trình nảy mầm của lúa là 10 ÷ 12⁰ Nếu nhiệt độ thấp quá thì hạt không nảy mầm ra rễ được. Nhiệt độ thích hợp nhất đối với quá trình nảy mầm là 30 ÷ 35⁰C. Nhiệt độ cao quá 40⁰C cũng không có lợi cho mầm. Vì vậy trong quá trình ngâm ủ hạt và thời kỳ đầu sau gieo cần đảm bảo nhiệt độ phù hợp để mầm phát triển tốt.

b/ Thời kỳ mạ: Thời kỳ này cây còn nhỏ, khả năng chống chịu kém. Nhiệt độ thích hợp cho mạ sinh trưởng là 25 ÷ 30⁰

c/ Thời kỳ đẻ nhánh – làm đòng: Ở thời kỳ đẻ nhánh, làm đốt, làm đòng. Nhiệt độ thích hợp nhất là 25 ÷ 32⁰ Nhiệt độ dưới 16⁰C và trên 35 không có lợi đối với sự đẻ nhánh, làm đốt, làm đòng của cây lúa.

d/ Thời kỳ trỗ bông: Thời kỳ này cây lúa rất mẫn cảm với điều kiện ngoại cảnh nhất là nhiệt độ. Trong quá trình nở hoa, phơi màu, thụ tinh, nếu gặp nhiệt độ thấp quá (dưới 17⁰C) hoặc quá cao (trên 40⁰C) đều không có lợi, hạt phấn mất sức nảy mầm, không thụ phấn thụ tinh được làm tỉ lệ lép cao. Thời kỳ làm hạt nếu gặp nhiệt độ thấp, quá trình vận chuyển vật chất về hạt kém, trọng lượng hạt giảm cũng ảnh hưởng đến năng suất.

e/ Thời kỳ ra hoa, làm hạt

Thời kỳ này yêu cầu nhiệt độ tốt nhất trong khoảng 28 ÷ 30⁰C. Nhiệt độ dưới 16⁰C và trên 40⁰C, hạt phấn bị mất sức náy mầm, hạt lúa bị lép. Chính vì vậy, với nhiệt độ của các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long có thể trồng lúa được quanh năm.

Tóm lại: Ngưỡng nhiệt độ cao, nhiệt độ thấp và nhiệt độ tối thích qua các thời kỳ khác nhau của cây lúa được tóm tắt ở bảng 1

Bảng 1. Ngưỡng nhiệt độ của cây lúa qua các thời kỳ sinh trưởng

2. Nước

Cây lúa sống trong ruộng nước, là cây cần nước và ưa nước điển hình. Nước là thành phần chủ yếu trong cơ thể cây lúa, là điều kiện để thực hiện các quá trình sinh lý trong cây. Ngoài ra nó còn là điều kiện ngoại cảnh không thể thiếu được đối với cây lúa, trong ruộng lúa, nước là yếu tố quan trọng nhất quyết định điều kiện tiểu khí hậu, nhờ có dung lượng nhiệt lớn nên nước có tác dụng điều hòa chế độ nhiệt trong ruộng nước, nước tạo điều kiện cung cấp chất dinh dưỡng cho cây lúa một cách thuận lợi. Nước cũng còn có tác dụng làm giảm nồng độ muối, phèn, chất độc và cỏ dại trong ruộng lúa.

a/ Nhu cầu nước của cây lúa

Sự cần nước của cây lúa: Sự cần nước của cây lúa lớn hơn một số cây trồng khác. Theo Smith hệ số thóat hơi nước của lúa là 710 so với lúa mì là 513 và bắp là 368. Theo Goutchin, để tạo được đơn vị thân lá, cây lúa cần 400 ÷ 450 đơn vị nước, để tạo một đơn vị hạt cần 300 ÷ 350 đơn vị nước.

Nhu cầu nước trong suốt đời sống của cây lúa: Yêu cầu lượng nước mưa là 900 ÷ 1100 mm cho một vụ lúa (nếu hoàn toàn dựa vào nước trời). Trước đây, khi chưa có các công trình thủy lợi thì hàng năm chỉ gieo cấy được lúa vào mùa mưa. Lượng mưa hàng năm ở Đồng bằng sông Cửu Long là 1980 mm, hoàn toàn có thể đáp ứng đủ nhu cầu về nước cho lúa. Tuy nhiên trong thực tế cũng có những năm lượng mưa phân bố không đều, dễ gây ra tình trạng hạn hán hoặc ngược lại gây ngập lụt cũng ảnh hưởng không nhỏ đến năng suất lúa.

Tác đụng của nước mưa đối với cây lúa: Ngoài việc cung cấp nước cho lúa sinh trưởng, nước mưa còn làm thay đổi tiểu khí hậu trong ruộng lúa. Những cơn mưa rào còn mang theo nguồn đạm từ khí trời. Theo các tài liệu quan trắc trước đây, ở nước ta hàng năm nước mưa cung cấp thêm khoảng 16 kg đạm vô cơ cho một Nước mưa còn mang theo nguồn ôxy cho ruộng lúa. Chính vì thế những cơn mưa giông đã làm thay đổi cơ bản sự sinh trưởng của lúa.

Tác đụng của nước tưới đối với lúa: Trong điều kiện sản xuất tiến bộ, người ta còn xây dựng các công trình thủy lợi, tận dụng nguồn nước từ hồ ao, sông suối hoặc nước ngầm để cung cấp nước cho ruộng lúa một cách chủ động hơn, đây là điều kiện tiên quyết để sản xuất các vụ lúa trong năm khi không có mưa như Đông – Xuân và Xuân Hè ở Đồng bằng sông Cửu Việc lấy nước phù sa tưới ruộng còn cung cấp thêm một nguồn dinh dưỡng đáng kể cho ruộng lúa (nước sông về mùa khô chứa 0,5kg phù sa/m³ và về mùa lũ có thể lên tới 1,8 ÷ 3,5 kg/m³).

b/ Nhu cầu nước qua các thời kỳ sinh trưởng:

Nhu cầu nước thay đổi theo thời kỳ sinh trưởng, giống và điều kiện thâm canh. Theo Goutchin, ruộng lúa không cần lớp nước trên mặt mà chỉ cần đảm bảo độ ẩm 90%. Ngược lại Erughin cho rằng ruộng lúa cần tưới ngập. Ở nước ta, đại bộ phận ruộng lúa đều tưới ngập. Tuy nhiên cũng có những giống lúa có khả năng chịu hạn (lúa cạn, lúa đồi nương, …) chúng hoàn toàn sinh trưởng phụ thuộc vào nước trời, tất nhiên năng suất không cao. Bên cạnh đó lại có những giống lúa chịu nước sâu. Ở Đồng bằng sông Cửu Long, những giống lúa nổi cổ truyền có thể chịu ngập sâu đến 3m trong mùa lũ. Nhu cầu nước của cây lúa qua các thời kỳ sinh trưởng không giống nhau:

– Thời kỳ nảy mầm: hạt lúa khi bảo quản thường giữ ở độ ẩm dưới 13%. Khi hút nước đạt 22% thì có thể hoạt động và nảy mầm tốt khi độ ẩm hạt đạt 25 ÷ 28%. Khả năng hút nước nhanh hay chậm tuỳ thuộc giống và nhiệt độ nước. Những giống lúa cạn thường được gieo khô khi đất đủ ẩm hoặc trời mưa có nước mới nảy mầm và mọc được. Ở ruộng nước người ta thường xử lý ngâm ủ trong nhà cho hạt nứt nanh, nảy mầm, ra rễ mới đem gieo. Do đó có thể chủ động khống chế độ ẩm hạt theo yêu cầu.

– Thời kỳ mạ: Từ sau gieo đến khi mạ ngồi (mũi chông) thường giữ cho ruộng đủ ẩm, mạ chóng lên và mọc nhanh, trong điều kiện đó, rễ lúa được cung cấp ôxy thuận lợi nên phát triển tốt và quá trình phân giải của nội nhũ cũng thuận lợi.

– Thời kỳ mạ 3 ÷ 4 lá đến khi nhổ cấy (khoảng 6 ÷ 7 lá): có thể giữ ẩm hoặc giữ lớp nước 1 ÷ 2 cm.

– Thời kỳ ruộng cấy: Sau cấy đến thời kỳ bén rễ, đẻ nhánh hữu hiệu, làm đòng, trỗ bông và chín, cây lúa rất cần nước. Nếu ruộng bị khô hạn các quá trình sinh trưởng gặp trở ngại rõ rệt. Để lúa sinh trưởng thuận lợi, đạt năng suất cao cần cung cấp nước đầy đủ.

3. Ánh sáng

Sau nhiệt độ và nước, ánh sáng là yếu tố thứ ba có ảnh hưởng không nhỏ đến sinh trưởng và năng suất lúa. Cây lúa có nguồn gốc nhiệt đới, nên nó là cây ưa sáng và mẫn cảm với quang chu kỳ (độ dài ngày). Cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động quang hợp và tạo năng suất. Chu kỳ chiếu sáng lại có tác động đến quá trình làm đòng, ra hoa ở một số giống, nhất là giống lúa địa phương trung ngày hay dài ngày. Đó là những giống có phản ứng quan chu kỳ (giống cảm quang).

a/ Cường độ ánh sáng

Trong bức xạ mặt trời chiếu xuống mặt đất chỉ có phần ánh sáng nhìn thấy được (có bước sóng từ 380 ÷ 720nm, 1nm = 10^-7cm) mới có tác dụng đối với quang hợp của cây trồng. Lượng bức xạ đó gọi là bức xạ quang hợp, chúng chiếm khoảng 50% lượng bức xạ tổng số. Phần ánh sáng có bước sóng nhỏ hơn giới hạn trên là tia tử ngoại. Tia tử ngoại chiếm khoảng 1% có tác dụng ức chế sinh trưởng, xúc tiến hình thành xantophin và quyết định tính cảm quang. Tia tử ngoại có bước sóng nhỏ hơn 290nm có hại đối với cây trồng. Tia hồng ngoại có bước sóng lớn hơn 720nm chiếm khoảng 50% có tác dụng chủ yếu sinh nhiệt, xúc tiến kéo dài sinh trưởng của cây trồng.

Cường độ ánh sáng ảnh hưởng trực tiếp đến sự quang hợp của cây lúa, thể hiện chủ yếu bằng năng lượng ánh sáng mặt trời chiếu trên đơn vị diện tích đất. Đó là lượng bức xạ mặt trời gồm có ánh sáng trực xạ (ánh sáng chiếu trực tiếp), ánh sáng phản xạ (ánh sáng phản chiếu), ánh sáng tán xạ (ánh sáng khuyếch tán) và ánh sáng thấu qua, đều có tác dụng nhất định đối với quang hợp của quần thể ruộng lúa.

Cường độ ánh sáng thay đổi tuỳ theo vĩ độ địa lý, theo ngày tháng trong năm và theo thời gian trong ngày. Trong những ngày nắng bình thường, hoặc vào lúc 8 ÷ 9 giờ sáng và 15 ÷ 16 giờ chiều của ngày trời nắng gắt, cường độ ánh sáng trung bình từ 250 ÷ 300 calo/cm²/ngày là thuận lợi cho hoạt động quang hợp của cây lúa. Cường độ ánh sáng mặt trời ảnh hưởng trực tiếp đến các giai đoạn sinh trưởng và năng suất lúa, đặc biệt là 45 ngày trước khi thu hoạch có liên quan chặt chẽ với năng suất lúa.

Các tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, lượng bức xạ hàng năm rất dồi dào, đáp ứng đủ nhu cầu phát triển của cây lúa quanh năm. Số giờ nắng trong năm lên tới 2000 ÷ 2400 giờ. Các tháng mùa khô, số giờ nắng vượt quá 200 giờ mỗi tháng. Những tháng mùa mưa, lượng bức xạ thấp hơn mùa khô, chỉ từ 5 ÷ 6 giờ nắng/ngày. Do đó, nếu đảm bảo được các yếu tố khác, nhất là nước tưới thì trồng lúa trong mùa nắng (vụ Đông – Xuân) sẽ có tiềm năng cho năng suất cao hơn những vụ lúa trồng vào mùa mưa là vụ Hè – Thu và Thu Đông.

Trong sản xuất lúa, các điều kiện canh tác, chế độ nước, dinh dưỡng, gieo cấy với mật độ hợp lý, sử dụng các giống lúa thấp cây có dạng lá đứng, … là những biện pháp hữu hiệu giúp quần thể ruộng lúa lợi dụng ánh sáng tốt, quang hợp thuận lợi để đạt năng suất cao.

b/ Thời gian chiếu sáng (độ dài ngày)

Thời gian chiếu sáng và bóng tối trong một ngày đêm (quang chu kỳ), có tác dụng rõ rệt đến quá trình phân hóa đòng và trỗ bông. Nếu không có điều kiện chiếu sáng phù hợp, cây lúa không thể ra hoa kết quả được. Đó cũng là phản ứng với quang chu kỳ của cây lúa.

Có thể chia các cây hàng năm ra 3 loại theo đặc tính phản ứng với quang chu kỳ khác nhau:

• Loại phản ứng với ánh sáng dài ngày, yêu cầu thời gian chiếu sáng trên 13 giờ/ngày.
• Loại phản ứng với ánh sáng ngày ngắn, yêu cầu thời gian chiếu sáng dưới 12 giờ/ngày
• Loại phản ứng trung tính với ánh sáng có thể ra hoa trong điều kiện ngày ngắn hay ngày dài.

Nói chung, cây lúa thuộc nhóm cây ngày ngắn. Thời gian chiếu sáng ngắn 9 ÷ 10 giờ/ngày có tác dụng rõ rệt đối với việc xúc tiến quá trình làm đòng và trỗ bông. Tuy nhiên mức độ phản ứng với quang chu kỳ còn phụ thuộc vào giống và vùng trồng.

Các giống lúa trồng ở vùng ôn đới thường là những giống chín sớm, chịu được nhiệt độ thấp và ít mẫn cảm với độ dài ngày. Các giống nhiệt đới dài ngày mẫn cảm hơn với nhiệt độ. Tuy nhiên những giống dài ngày lại có phản ứng khá chặt với quang chu kỳ. Thí nghiệm ở Nhật cho thấy, xử lý ánh sáng liên tục (24 giờ/ngày) có những giống chỉ sinh trưởng thân lá, 12 năm vẫn không ra hoa. Ở ta, các giống lúa mùa địa phương chuyển sang cấy vào vụ Xuân cũng không ra hoa, chúng chỉ ra hoa trong điều kiện ngày ngắn của vụ mùa. Ngược lại các giống lúa có phản ứng yếu hoặc không phản ứng với quang chu kỳ nên có thể gieo cấy vào mọi thời vụ trong năm. Thời gian sinh trưởng của chúng chỉ phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ. Hầu hết các giống lúa cải tiến có thời gian sinh trưởng dưới 130 ngày được trồng ở vùng Đồng bằng sông Cửu Long, không phản ứng với ánh sáng ngày ngắn.

Ngoài thời chiếu sáng, cường độ ánh sáng cũng có ảnh hưởng đến quá trình phân hóa đòng.

Ánh sáng yếu dưới 100 lux, làm chậm quá trình làm đòng.

Với điều kiện ánh sáng ở Đồng bằng sông Cửu Long, nếu trồng các giống lúa cải tiến, ngắn ngày, chúng ta có thể trồng lúa được quanh năm, nhưng cần phải lưu ý đến các biện pháp như kỹ thuật gieo trồng, chăm sóc và phòng trừ sâu bệnh thì mới có năng suất cao.

(Nguồn tài liệu: Giáo trình Cây lương thực)